[发明专利]轴在不同排布密度下的水淬工艺修正方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种淬火冷却工艺，具体地，涉及一种轴在不同排布密度下的水淬工艺修正方法.

背景技术

淬火是将淬火件加热到奥氏体温度，然后快速冷却到一定温度以下以获得马氏体或贝氏体组织的过程。为了避免产生淬火裂纹，合金钢一般采用油淬，而较少采用水淬。合金钢水淬一般采用间歇淬火或水-空交替淬火来避免开裂的产生。因此，合金钢水淬的技术关键是控制水淬与空冷的时间，也就是精确执行水－空交替控时淬火冷却工艺。

经对现有技术文献检索发现，陈乃录、左训伟、徐骏、张伟民.数字化控时淬火冷却工艺及设备的研究与应用,金属热处理，2009，34(3)：37-42文章提出水-空交替控时淬火冷却工艺。具体方法是将淬火冷却分三个阶段进行，第一阶段为预冷阶段，第二阶段为水-空交替淬火冷却阶段，第三阶段为自然空冷阶段。在预冷阶段，合金钢件采取空冷的方式进行缓慢冷却，直到合金钢件表面冷却到A1以上或以下的某一温度区间，其结果是减少了合金钢件的热容量，加速了第二阶段的冷却效果。在水-空交替淬火冷却阶段，采用快冷（水冷）与慢冷（空冷）交替的方式进行，合金钢件在第一次水淬过程中，合金钢件表层快冷到Ms点以下某一温度并保持一定时间后，在表层获得部分马氏体；合金钢件在第一次空冷过程中，次表层的热量传向表层，使表层的温度升高，结果是表层刚刚转变的马氏体发生自回火使表层的韧性和应力状态得到调整，避免了表层马氏体组织产生开裂。然后再重复水与空气的交替淬火冷却，直到合金钢件某一部位的温度或组织达到要求。完成第二阶段淬火冷却后，将合金钢件放置在空气中进行自然冷却，直到合金钢件的心部温度低于某一值后进行回火。该文献技术对于避免合金钢件开裂有明显效果，但是，该文献没有涉及轴件排布密度变化所引起的水的流动状态和水温变化对淬火冷却工艺的影响，而水的流动状态和水温变化对水的冷却强度有显著的影响，也就是说随着水的流动状态和水温变化，水与淬火件之间的界面换热系数也发生明显变化，考虑水的流动状态和水温变化对避免水淬开裂和减小产品性能波动具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种轴在不同排布密度下的水淬工艺修正方法，该方法对避免水淬开裂和减小产品性能波动具有重要的意义。

为实现以上目的，本发明提供一种轴在不同排布密度下的水淬工艺修正方法，所述方法包括如下步骤：

（1）确定单根轴的水淬工艺；

（2）建立修正后的水淬时间计算公式，t_修正=K*t_标准

式中：t_修正为修正后的水淬时间；K为修正系数；t_标准为单根轴的水淬时间；

（3）通过试验方法、数值模拟方法或经验估测方法获取修正系数；

（4）计算出修正后的水淬时间或水-空交替淬火冷却工艺中每段水淬时间，得出并执行修正后的淬火冷却工艺；

（5）对处理的产品进行性能检测、统计评估，然后根据评估结果再对修正系数进行调整。

优选地，通过试验方法、数值模拟方法或经验估测方法获取修正系数，具体的：

方法一：试验方法

获取轴在不同直径下的水平层两轴之间中心距的影响系数a、上下层两轴之间中心距的影响系数b、单层轴数量的影响系数c、层数量的影响系数d，然后通过公式K∝（a，b，c，d）获取修正系数；

方法二：数值模拟方法

首先通过测量和计算得到不同装夹方式的换热系数，然后针对装夹方式下某一位置（例如：要求保证力学性能的位置）的轴进行温度场的模拟，并将模拟结果与单根轴冷却的温度场进行对比，通过对比得出装夹方式下要获得与单根轴相同冷却状态所需要的水冷时间，将单根轴的水冷时间做分母，装夹方式下所需要的水冷时间做分母，即得出修正系数；

方法三：经验估测方法

对于不同装夹方式采取经验方式估计修正系数，并通过生产测试进行修正。

优选地，所述修正方法适用于水、盐水和各类水溶性介质。

优选地，所述修正方法适用于水淬、水-空交替淬火冷却和各类间歇式淬火冷却。

优选地，所述修正方法适用于各类长轴件、长的方形件和各类异形轴类件。

优选地，所述修正方法适用于轴件水平排布和轴件垂直排布。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明所述一种轴在不同排布密度下的水淬工艺修正方法，对避免水淬开裂和减小产品性能波动有重要的意义。

具体实施方式