[发明专利]一种大变径轴类零件感应热处理及淬火工艺方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种变径轴类零件的感应热处理及淬火工艺方法，尤其是涉及一种大变径轴类零件感应热处理及淬火加工工艺方法。 

【背景技术】

目前，由于拖拉机的产品更新换代较快，以我公司为例：现引进开发的新产品SZ904拖拉机、开创公司的E304前桥等产品，技术含量高，制造难度相对较大，其中的一些特殊零件，如动力输出从动轴、前驱动轴、半轴等零件均具有3个或3个以上台阶，且截面尺寸变化较大“大小径变化单边在10mm以上”。 

对于多台阶轴类零件，感应加热通常采用纵向旋转加热整体淬火法“Singleshot”。这种方法的原理是：因为有效圈平行于轴向“纵向”，故零件上的感应电流沿轴向“纵向”流动，这样流经台阶大小不同直径处的是同一感应电流，即电流的强度是相同的，同时有效加热面积也较一般圆环类感应器大若干倍，零件工作时自身旋转，但不作相对移动，有效圈有足够长度以使所需淬火区进行一次加热，淬火区内每一质点在整个加热过程中均受到感应电流的作用，达到淬火温度后由附加的喷水圈作喷射淬火，也可取下工件作浸液淬火；纵向一次加热淬火工艺有如下优点： 

1.感应电流在零件表面沿轴向“纵向”流动； 

2.可以不受限制的设计长条状有效圈与复杂零件各段需淬火表面的间隙“仿形”，根据加热情况随时调整长条状有效圈上的导磁体数量，在简单设备条 件下基本实现了复杂的跟踪加热“仿形加热”，控制了零件各段的加热温度； 

3.长条状有效圈对零件来说是不封闭的，零件取放自如，有利于实现自动化卸料； 

4.控制喷射或浸液淬火的时间可以获得一定的自回火温度，这一点对消除残余应力，避免淬火裂纹是至关重要的，同时可取消淬火后的回火工艺； 

5.由于获得了沿复杂零件表面轮廓均匀的淬硬层，以及一次加热冷却消除了连续淬火时所产生的轴向应力，提高了零件的抗弯扭疲劳强度； 

6.一次加热面积增大，可充分利用设备的有效功率，从而提高设备负荷率，达到省电节能的目的。 

纵向一次加热淬火法虽然是感应加热技术的重要突破，并且具有诸多优点，但是由于所述纵向一次加热淬火法使用的工装“感应器”的跨度比圆环类淬火感应器的大，设计较为复杂，所以加工制造难度也相对较大；另外，当零件淬硬区要求达到端头时，还应在零件端头加一个奥氏体耐热钢套，以保证轴端的加热和淬火。而对于阶梯轴淬火需纵向连续加热时，还应附加一个辅助喷水圈，以消除喷射“死角”造成的末端淬火软带或回火软带，且此时工件的移动速度要有所降低；对于直径较大的中碳钢件，工件必须强烈冷却，否则由于深层的热能较多，可能会产生高温自回火现象。 

在图1中，变截面轴类零件(1)通常要求具有不同的硬化层(2)深且硬化层连续，以提高零件抗扭强度，由于轴段的尺寸不同，采用连续淬火工艺时，零件硬化层(2)分布及深度受功率和移动速度影响很大，淬火过程中工艺参数变化较大，往往需要变速度、变功率来适应，感应淬火技术难度大，工艺技术要求高，普通淬火机床工艺参数调整很困难，所以精度不够，无法实现这种淬火工艺；而数控淬火机床具有变功率和变零件移动速度功能，按照设定的淬火 程序进行功率、速度的准确变换，可方便地实现淬火过程中的工艺参数控制，从而获得满意的仿形硬化层(2)分布和表面硬度，对解决多台阶和变硬化层深轴类零件的感应淬火具有较好的效果。 

大直径差的阶梯轴通常情况下采用的是轴面仿形淬火感应器来实现所述感应淬火淬硬层连续的问题，它的加热原理属纵向一次加热淬火法。由于这种方法存在使用的感应器跨度比圆环类淬火感应器的大、设计复杂、加工制造难度也大、浪费能源等一系列缺点，所以需要改进工艺。 

纵向一次加热淬火法对于特殊的大变径、多台阶轴类零件则难以满足其淬火要求，属感应加热难点问题，迄今为止，未见有应用实例报道及文献可供参考。 

在热处理生产过程中，各种不同的工艺目的是通过相应的工艺设备实现的。随着计算机技术在热处理行业的运用与发展，数控淬火机床在实际生产当中越来越多的应用，使得热处理技术将在高效的精确的质量控制下，在清洁的环境中，通过智能控制方式依据人们的需求生产热处理产品。这些情况使得感应热处理生产已不再是仅仅依赖操作工人的技能，更多的是通过先进的热处理设备来保证的。