[发明专利]无缝环件制造方法及其专用热处理系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属工件的制造方法及其专用的热处理系统，尤其涉及一种大型无缝环件的制造方法及其专用热处理系统。

背景技术

无缝环件的主体材料为42CrMo和16Mn钢等，大型无缝环件产品主要应用于大型机械制造业，如航空器、航海船舶、电力设备、特种设备、工程车辆等所需的齿轮圈、回转支承制造，是大型设备制造中的关键工件。而且，目前国际、国内的新兴技术项目——无污染风力发电机座中必不可少的大型、巨型回转支承制造，无缝环件为唯一选择。我国原用环件由于没有国产设备和技术，一般从国外进口，成本昂贵且无法满足装备企业的市场需求。

由于大型无缝环件应用于大型设备制造业，因此具有体积庞大、整体无缝的特点，单件重量一般达到2000kg-3000kg，直径一般达到5000mm-6000mm，圈边截面积一般达到200mm²-300mm²。产品质量保证必须达到四点：一是保证产品表面硬度和芯部硬度的一致；二是保证在产品直径达5000mm-6000mm，整体硬度一致，整体硬度要求280-320HB；三是保证产品抗拉强度、屈服强度、冲击功的达标，要求抗拉强度在900Mpa-1200Mpa之间，屈服强度在700Mpa-900Mpa之间，-40℃条件下冲击功大于60J；四是保证在产品实施调质过程中不开裂、不变形，要求延伸率大于15％，断面收缩率大于45％。

无缝环件的生产制造工艺主要分为四个过程：第一过程是辗环，得到毛坯；第二过程是表面切削，也就是金加工过程；第三过程为热处理过程；经过热处理后的环件再进行第四过程的精加工，即为无缝环件成品。金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺方法。金属热处理与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。因此基于无缝环件体积大，要求高的特点，热处理过程的质量达标是关键点。而目前成熟并普遍应用于中小型工件的热处理工艺，普遍采用以油、水、其他无机盐、有机水溶液等淬冷介质，如PAG(聚烷撑二醇)淬冷介质，在淬火液中快速冷却再进行回火的常规淬火工艺。如中国专利文献101275179A公开的《汽车驱动桥桥壳热处理工艺》的淬火工艺的步骤为：将工件放入热处理炉中，加热至900±10°，保温4小时；再将工件取出，放入淬火池，淬火温度900±10°，淬火介质为5-10％NaCl盐水，淬火介质的温度≤40°，冷却时间≥10min后出水，经这种常规工艺制造的金属工件无法达到前述对大型无缝环件的质量要求。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种无缝环件的制造方法，用这种制造方法制造出来的产品能够达到无缝环件的质量要求。

本发明的第二个目的是提供一种无缝环件制造方法中专用的热处理系统。

实现本发明第一个目的的技术方案是一种无缝环件的制造方法，包括辗环、金加工、热处理和精加工四大连续的流程；其中热处理流程包括加热、淬火和回火三步工艺；所述热处理流程的淬火工艺包括以下的步骤：

①开启位于淬火池池底的涡流发生器，淬火池内淬火液形成稳定的涡流；

②将无缝环件从对开式轨道炉中吊出放入淬火池中进行淬火。

在所述热处理流程的淬火工艺的第①步中，涡流速度为10±1转/分；在所述热处理流程的淬火工艺的第②步中，将无缝环件从对开式轨道炉中吊出后悬空冷却40～60秒至无缝环件表面温度为700°，然后在4～6秒内将无缝环件旋转着放入淬火池，淬火液温度≥40°，且不超过42°，无缝环件在淬火池中保持匀速旋转、受淬时间为4～7分钟。

所述热处理流程的加热工艺包括将经金加工的无缝环件经超声波探伤后吊装入对开式轨道炉中加热，加热至820～840°，保温4～5小时；所述热处理流程的回火工艺包括将无缝环件从淬火池中取出，进行一次硬度检测后放入回火池中加热至600～620°，保温7小时后自然冷却，然后进行二次硬度检测后对无缝环件进行精加工。

所述金加工流程包括将辗好的无缝环件进行表面切削加工，加工后所留后续加工余量5～10毫米。