挡板局部高频淬火工艺的探索
时间:2013-05-14来源:易品期刊网 点击:
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工艺改进情况概述
挡板BS10-2-1702041采用整体淬火热处理时,由于此零件属于薄壁件,散热较快,淬火后表面硬度经常出现硬度不足的现象,又由于采用整体热处理加热时间长,零件变形大,校正工序复杂,给生产造成较大压力。
工艺改进为局部高频淬火工艺的优点
(1)采用局部高频淬火工艺后,瞬间加热,热量集中且转移速度快,淬火后零件表面硬度高且均匀,解决表面硬度不足的质量缺陷。
(2)局部高频淬火工艺加热时间短,零件变形小,可以省去校正和时效工序,从而缩短生产周期。
(3)采用整体热处理,淬火液使用好富顿G油,淬火后需要使用清洗机进行清洗,工艺改为局部高频淬火工艺后,淬火液使用水溶性的AQ251淬火液,淬火后不需清洗,达到节约能源,清洁生产的目的。
整体热处理和局部高频热处理的工艺比较
整体热处理工艺:
清洗工序时间:(40-60)分钟
整体热处理回火工序温度和时间:(340±30)℃,(120-150)分钟。
校正时效工序温度和时间:(180±10)℃,(120-150)分钟。
局部高频淬火热处理工艺:
高频淬火工序电参数:高压:10KV;槽压:(5-7)KV;阳流:栅流=3:6
高频淬火时间:3秒-5秒/6件。
回火工序温度和时间:(360±20)℃,(90-120)分钟。
试验过程及数据
根据车间的现有条件,计算了挡板淬火所需要的机组功率、自行设计制造了挡板淬火感应器和工装夹具。并根据技术通知制定了试生产任务书,进行了三小批生产试验。
1 BS10-2-1702041挡板的外形尺寸及技术要求(见图1)
挡板材料:45# 表面硬度要求:38-48HRc 翘曲要求:≤0.3mm
图1 BS10-2-1702041挡板的外形尺寸及技术要求
2 挡板所需机组功率的计算过程
零件处理技术条件:
挡板材料:45# 表面硬度要求:38-48HRc 翘曲要求:≤0.3mm
(1)选定机组电流频率:250kHz
(2)由于挡板需要使用的部位是零件图所示的范围(距上边缘最小6mm范围)
需要淬火的表面积:SL=6* L*d=8.2*0.8*6=40cm2
(3)选用高频常用比功率的中限:
p0=1.1KW/cm2,以实现快速加热。
(4)由于采用弓型感应器,6片挡板加热所需功率:
PL=p0×SL=1.1×40=44kw
(5)根据设备输出功率公式,计算出实际高频设备输出功率:
Pj=PL/ηpηg=44/0.5=88KW。
(6)定使用GP-100-C3型电子管高频设备供电,该设备的额定功率PE=100kw,频率为250kHz。
3 感应器及工装夹具的设计与制造
根据电磁的邻近效应原理和挡板尺寸要求,将感应器设计为弓形。为提高生产效率,设计的工装一次可以加热6片。感应器采用7×7mm的方型紫铜管,11个直管,管口倒45度角,并依次焊接而成。由于焊接部位狭小,为保证焊口平滑,因此采用银焊焊接。工装夹具采用电木材料制成。
4 试验数据
高频试验后,从中选取40件采用型号为HR150A洛式硬度机对挡板局部高频淬火部位进行硬度检验,用平台和塞尺对挡板端面翘曲量进行检测。数据见表1。
表1 根据机加车间工艺参数要求,采取的试验参数和结果
结论及体会:根据以上数据得出采用高压10KV,槽压输出5-6KV,时间3-4秒,淬火硬度均匀,端面翘曲合格。还需指出的是在弓型感应器的制作上直管间距必须均等,否则在感应加热时,由于“临近效应”造成零件受热不均,淬火硬度不足。
根据实际情况设计制作了高频淬火试验工夹具和感应器,编制了局部高频淬火试验工艺,经过三小批试验生产和实验批试车试验,能够得出以下结论如下:
从加工工艺和产品质量上看BS10-2-1702041挡板局部高频淬火可以满足设计要求,采用此种工艺:一是单件产品加热时间短,翘曲变形小,二是利用AQ251淬火液淬火硬度高而均匀,不易产生表面软点。
在降低成本方面,经过工艺改进和设计制作新型感应器和工夹具大大提高了生产效率。原调质工艺生产2600件(1批)装料、加热保温、淬火、清洗时间约为6小时,回火时间为2.5小时,零件翘曲变形校直工序需3小时,因此保守计算总工时约需要11.5小时。而改用局部高频淬火工艺后变形小,可以不进行校直和时效工序,2600件(1批)淬火需要4小时,回火时间2.5小时,高频淬回火火共需6.5小时。因此从成本上低于原调质工艺,从以上两方面的优点看,挡板局部高频淬火工艺在生产中有较大的应用前景。
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