[发明专利]镶钢导轨的热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种镶钢导轨中导轨镶板的热处理工艺。

背景技术

随着机床工业的发展，国内外的超精密机床、数控机床对床身导轨的精度要求越来越高。公知的，床身导轨的力学性能和几何精度的好坏直接影响机床的加工精度、承载能力以及使用寿命。镶钢导轨具有比较好的力学性能和耐磨性，在加工中心以及数控机床中得到了越来越多的应用。而导轨镶钢是镶钢导轨的核心部件。

虽然镶钢导轨的应用越来越受到重视，但决定导轨镶板重要性能的是所用钢板的厚度，受限于当前的工艺条件，一直是机床行业难以解决的问题。进一步地，厚度的难点就在于淬火工艺。若导轨板太厚，不仅浪费钢材，使得床身的材料去除量也较大，加工时间显著增加。而且过厚的导轨板很难淬透。镶到机床上后经过导轨的粗磨和精磨工序，硬度层会有比较大的减少，达不到理想耐磨的效果，使用寿命也大大降低。而如果导轨板太薄，淬火后导轨板的变形量较大，变形量最大的可以达到1-2mm，而对面留磨量一般要控制在0.4mm左右，显然在上述变形量条件下很难满足后续加工工序的要求。如果没有校正的措施，将给后续的磨工序带来很大的加工难度。因此在导轨镶钢的初期，导轨板的厚度都在25mm-30mm之间，材料面积在400×100mm左右。

《一重技术》2007年第三期（总117期）提出了一种“中厚板淬火问题及变形研究”有一定的参考价值，并介绍了原有热处理工艺为防止变形通过一种等效增加钢板厚度的方法，即将两工件使用螺栓把合在一起，淬火面朝外，并具体分析了其工艺缺陷和原因。同时提出了一种新工艺，但也仍然采用把合两个工件的方法，只是先用套筒把两工件隔开约30mm的间隙，再行把合；目的在于增加淬火面积，减小淬火截面积，从而保证了足够的冷却速度，有能使工件的两个面均能与淬火油接触。做到工件的两个面均匀冷却，减少热应力。

然而，把合点的存在不可避免的会影响该点的淬火和后续的冷却，其效果并没有显著的提高。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种可以淬硬较薄钢板的镶钢导轨的热处理工艺，较之现有工艺使钢板的变形量明显减小，且能够获得较理想的硬度。

为了实现本发明的发明目的，所采用以下技术方案为：

一种镶钢导轨的热处理工艺，包括依序进行的把作为工件的导轨板加热的步骤和淬火步骤，以及回火步骤，还包括在所述淬火步骤后的加压步骤，该加压步骤具体为在淬火步骤后把工件平置于刚性的板形工装中，进行3~5分钟的压制，然后再执行回火步骤。

依据上述镶钢导轨的热处理工艺采用在淬火后对工件进行压制的方案，使钢板在淬火出油后刚好完成钢板内金相组织的转变，以保证钢板压平后没有塑性反弹。

关于机理，发明人认为，在淬火后钢板内的金相组织为一种将要转变的不稳定奥氏体—过冷奥氏体，此时钢板的塑性最好，所以在这个时段将钢板拿出压平是最佳时机，而且经过反复试验，钢板在这个阶段压平冷却后就不会再有反弹。并且发现一旦错过这个时机，钢板内的过冷奥氏体就会发生转化，使钢板的变形量将增大，而且很难校正。

发明人认为利用钢的热处理的物理特性进行导轨板的处理，是解决导轨板热处理变形大的技术问题的新的尝试，且经过长期的实验发现，通过该技术途径能够产生较好的技术效果，为解决导轨板热处理变形大的问题提供了新的途径。

同时，经实验测定，所获得导轨镶板的硬度满足使用要求。

上述镶钢导轨的热处理工艺，所述板形工装选用双钢板工装，把工件平置在两钢板之间，且钢板厚度不小于工件厚度的五倍；同时，要进行压力调整。

上述镶钢导轨的热处理工艺，进行压力调整的结构为螺纹联接与上述两钢板间的预紧结构。

上述镶钢导轨的热处理工艺，所述导轨板加热的步骤控制加热温度到预定加热温度，并控制加热温度上下不超过预定加热温度10°C。

上述镶钢导轨的热处理工艺，所述预定加热温度为900°C，对应的加热时间为8~9分钟。

上述镶钢导轨的热处理工艺，所述淬火步骤为油淬火工艺，淬火时间控制在40~60秒，匹配工件出油温度150—200°C。

上述镶钢导轨的热处理工艺，在淬火步骤中，要抖动工件或扰动淬火油。

上述镶钢导轨的热处理工艺，所述回火步骤的回火时间为45分钟，且控制回火温度在260°C，回火后的工件平置自然冷却。

附图说明

图1为压制工装的主视结构示意图。

图2为相应于图1的俯视结构示意图，图中虚线部分为工作区域。

图中：1、压紧螺栓，2、上压板，3、工件，4、下压板，5、压紧螺栓。