[发明专利]应用于车用中空变截面轴头的新型淬火工艺及其使用设备

说明书

技术领域

    本发明涉及金属材料热处理工艺，具体涉及一种应用于车用中空变截面轴头的新型淬火工艺及其使用设备。

背景技术

车用轴头一般为金属阶梯轴，有实心、中空变截面和半中空变截面等结构形式，位于车轴的两端用来支承转动工件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩，是汽车上典型的受疲劳作用力影响的保安件，在汽车行驶过程中承受路况原因引起的剧烈变动的随机载荷，其性能优劣直接影响行车安全可靠性，因此要求产品具有较高的强度和耐磨损性。

车用轴头通常采用合金结构钢制造，需要满足的基本条件为：调质硬度280—320HB，抗拉强度不低于750MPa，屈服强度650MPa，断后伸长率不低于16%。传统的热处理工艺为：电阻炉加热—保温（180—210分钟）—淬火冷却—回火加热—冷却。首先产品在额定功率120KW的台车式电阻加热炉里升温到860℃，恒温保温2.5小时，以使内部组织全部奥氏体化；然后利用专用工装，人工操作天车，吊起产品侵入淬火液介质中进行冷却，使其内部金属组织转变为马氏体，从而获得产品所需的硬度及其机械性能，这种工艺处理出的产品虽然满足了各项性能指标要求，但产品生产周期长、能耗大，工人劳动强度大，工作环境相对恶劣，最重要的是受制于人为因素影响产品的质量因素太多，容易产生产品性能一致性不佳、质量不稳定的情况。主要问题如下：

1.工件出炉到进入冷却槽有一定的时间节拍，工件形状原因使局部温度降到低于Ar3临界点，得不到完全的淬火组织；

    2.工件装炉量和工件在炉内摆放会造成加热不均匀，导致硬度不匀；

    3.入水时，工件在料筐中距离过密使近处蒸气膜破裂受阻，造成工件接近面硬度偏低；

    4.每炉红料不可能一口气淬完，炉温下降会导致先后出炉工件淬后硬度不一致；

5.冷却液重复使用，难免存在油污、泥浆等杂质，也会有冷却液升温的情况，会出现硬度不足或不均匀现象；

6.加热、保温时间长，氧化脱碳严重，晶粒粗大，影响淬火质量，而且造成能源浪费，生产效率低下，产品制造成本过高。

由于人为控制因素的不精确性和随机性，上述问题不可避免地出现在实际热处理生产过程中，导致产品使用可靠性和抗疲劳寿命较低，难以满足长时间在公路上高速行驶的汽车的行车安全性，也不适合能源危机日趋严重的社会现状。所以发明一种节能高效环保、易实现自动化的热处理工艺对我国工业发展有着积极的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是设计一种应用于车用中空变截面轴头的新型淬火工艺，该工艺节能，高效，环保，便于控制，易实现自动化热处理，可使车用轴头热处理后获得良好的综合机械性能，并使每批产品各工件能保持较高的一致性。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种应用于车用中空变截面轴头的新型淬火工艺，采取以下工艺流程：

上料—感应加热—喷淋冷却—下料—淬火硬度检验—回火—冷却—硬度检验—机械性能分析，其中：

上料：用一台工业机器人完成安装工件；

感应加热：利用中频感应淬火机床辅以专用工装加热工件到900℃±10℃；

喷淋冷却：在原工位喷淋淬火3—5分钟，水温恒定在25—30℃ 之间，冷却水压力达到0.3-0.6MPa；

下料：由上料所使用的工业机器人完成卸载工件；

淬火硬度检验：利用硬度计抽检淬火硬度，硬度≥50HRC合格转序；

回火：抽检淬火硬度≥50HRC者集中回火，回火温度520℃－580℃，保温时间180—210分钟；

冷却：在原工位喷淋淬火3—5分钟，水温恒定在25—30℃ 之间，冷却水压力达到0.3-0.6MPa；

硬度检验：利用硬度计检测调质硬度，硬度280—320HB合格；

机械性能分析：调质硬度在280—320HB之间，抗拉强度不低于750MPa，屈服强度不低于650MPa，断后伸长率不低于16%为合格产品。

本发明应用于车用中空变截面轴头的新型淬火工艺所使用的设备是在机床工位上设转盘，转盘上设定位盘，定位盘上放置工件，在工件的外周设感应线圈，感应线圈的外周设带多个进水管的喷水板，工件上部设起夹紧作用的上顶尖。