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轴承套圈感应淬火
轴承套圈是轴承的重要部件,在工作时承受拉伸、压缩、剪切、弯曲、交变等复杂应力,而且应力值较大。这就要求套圈具有高硬度、高耐磨性及一定的冲击韧性和断裂韧度,而且要有良好的尺寸稳定性。这些缺陷轻则影响丝杠的使用寿命，重则造成丝杠报废，因此，了解常见缺陷的预防措施具有非常重要的现实意义。采用合适的热处理工艺能够提高轴承套圈的综合力学性能。轴承滚道硬度为58~62HRC,淬硬层深度2.5mm以上。轴承原采用的热处理工艺是盐浴整体加热淬火,但热处理后畸变较大,导致后续加工困难,零件合格率低。根据零件的设计要求和工作状况,采用中频感应加热淬火工艺替代原整体加热淬火工艺。
中频淬火后的硬度比普通加热淬火后的硬度要高,在9~12s的加热时间范围内,淬火硬度无明显变化。经回火处理后,轴承套圈的硬度为60~62HRC,均能达到设计要求。加热时工件旋转，淬火温度在900~950℃范围内，用红外线测温仪测温。感应加热淬火时,在电参数不变的条件下,较长的加热时间可获得较深的淬硬层深度。其原因是,感应加热时,随着加热时间的延长,零件表层热量向内部传导,使内部温度升高,奥氏体化更加均匀,硬化层深度加深。可以根据要求的淬硬层深度选用相应的加热时间。
滚珠丝杠中频感应加热淬火工艺分析
丝杠表面淬火硬度58~64HRC，两端允许留一个导程的软带，丝杠槽底部淬火后的有效硬化层深1.6~2.4mm，淬火后丝杆弯曲度小于1.0mm。试样预备热处理为820℃正火+620℃回火。根据丝杠槽底部淬火后的有效硬化层深度要求，电源应采用IGBT感应加热电源比较合适。有些人认为淬火热处理出来后，还没有冷却到室温时，不能进入回火热处理工序。按工件材质、形状和尺寸等技术要求，选用连续加热和连续喷冷的方式进行淬火。加热时工件旋转，淬火温度在900~950℃范围内，用红外线测温仪测温；淬火加热时间非常短，因是感应加热，加热速度极快，工件加热到温后喷冷淬火，淬火加热时间受感应器上移速度决定，上移速度越快，淬火加热时间越短。喷冷介质采用聚乙烯醇水溶液，回火方式采用油浴回火，回火温度(180±10)℃，回火时间(5~6)h。
当工件被喷水冷却时，上下滚轮又能夹持工件，使其不因淬火应力的作用而变形，从而对丝杠起到减少变形的作用。在淬火时降低感应器及淬火校正工装向上的移动速度，淬火时间会延长、淬火温度会升高、加热深度会加深，使丝杠表面淬火后硬化层加深及表面硬度升高，从而保证满意的硬化层深度及表面硬度。在每一只可控硅上均装有两个温度检测点，并具在每一台谐振电容器及各感应线圈上也装有相同的温度检测点。当工件连续加热淬火时，上下两组滚轮随着感应器上下移动，并随工件的旋转产生连续的校正作用。采用工装中频淬火，变形，淬硬层深度及硬度也更加均匀。
半轴淬火机床表面淬火存在问题及今后改进设想
半轴淬火机床淬火经过多次摸索试验及小批,证明采用变参数的连续淬火法能够得到符合设计要求的均匀淬火层, 但是, 在具体中也暴露了一些问题,影响淬火质量的稳定。
起始部位端面间隙的调整困难, 调大了,端面到温滞后太多, 侧面出现过热现象, 调小了, 又会接触端面引起打火, 零件。 靠操作者肉眼观察, 手工控制常出问题。加限位器控制则由于半轴长度方面精度不严, 而间隙影响又敏感, 难见收效。
改进设想: 感应器本身涂 0.2 mm 左右厚绝缘层( 搪瓷等无机涂料) , 或上下与机床绝缘, 使半轴处于电悬浮状态。这样一来, 即使感应器接触上工件也不会引起打火, 操作安全、方便。实际上很多钢种，尤其低、中碳钢，其马氏体转变终了点大都高于室温，冷到室温时，反而容易开裂，淬火热处理出来后就可以尽快转入回火热处理工序。其次, 操作程序较复杂, 每次淬火都需专人调整电参数, 若调整不及时还将有可能产生温度过高过低现象, 影响淬火质量。改进设想: 调整旋钮和仪表移至操纵盘附近, 方便调节, 或机床加装拨动开关, 到位即自动调节。另一种设想是设计一种装配式 可 调 间 隙 感 应器, 在淬火操作过程中自动调整好间隙至Z佳状态,如能大批量, 能研究出此种全新感应器是比较理想合算的。笔者认为, 作出一些改进之后, 半轴中频感应加热淬火将可达到半机械化的水平, 满足大批量的要求。
高频感应加热表面淬火
用45钢制造的零件，其加工路线如下：备料—锻造—正火—机械粗加工—调质—机械精加工—高频感应加热
正火：
将钢件加热到上临界点(AC3或Acm)以上40~60℃或更高的温度，保温达到完全奥氏体化后，在空气中冷却的简便、经济的热处理工艺。正火组织要比退火组织更细一些，其机械性能也有所提高。中速:转速2-6m/s,单位压力100-1000N/mm^2,冲击负荷不大。目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化。正火应用于低碳钢，正火后硬度略高于退火，韧性也较好，可作为切削加工的预处理。
高频感应加热表面淬火
调质：
调质通常指淬火＋高温回火，以获得回火索氏体的热处理工艺。 方法也就是先淬火，淬火温度：亚共析钢为Ac3+30~50℃；过共析钢为Ac1+30~50℃；合金钢可比碳钢稍稍提高一点。这就要求套圈具有高硬度、高耐磨性及一定的冲击韧性和断裂韧度,而且要有良好的尺寸稳定性。淬火后在500~650℃进行回火即可。调质的主要目的是得到强度、塑性、韧性都比较好的综合机械性能。
高频感应加热表面淬火：
感应加热表面淬火具有表面质量好，脆性小，淬火表面不易氧化脱碳，变形小等优点，通过快速加热使待加工钢件表面达到淬火温度，不等热量传到中心即迅速冷却，仅使表层淬硬为马氏体，中心仍为未淬火的原来塑性、韧性较好的退火（或正火及调质）组织。
