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差速器壳体感应加热热处理
作者: 发布日期:2018/09/29 关注次数:458

 差速器壳体是约翰·迪尔公司生产的拖拉机用零部件(见图1)。材质为球墨铸铁n550b06,要求热处理淬火部位为头部六牙的牙顶、牙底、牙两侧(见图2)。要达到的效果是:表面(即牙顶、牙底、牙两侧)硬度为40-50hrc,表面以下2mm(即次表面)硬度为≥35hrc。

 
图1实际工件
 
过去,采用盐炉局部加热,75kw炉只能加热两件,需要等温20分钟才能透烧,然后浸淬。加上空炉升温、淬火转移等过程,平均日淬火20件,满足不了生产需求。且由于人工操作,淬硬层分布得不到很好的控制。多家单位试过采用感应加热淬火,虽然生产率得到了提高,但由于淬火应力易于引起弧形开裂,废品率较高。
中频感应加热电源及配套的数控淬火机床对差速器壳体进行热处理工艺试验。经过反复试验,最终确定了差速器壳体感应加热、自动控制淬火程序。其中电源功率确定,采用电压、电流双闭环调节控制,保证电源的稳定输出;频率在4khz适应工件状态的匹配自动跟踪;、加热定时,转移定时,自动喷淋淬火液定时。一件差速器壳体自动淬火用时95秒,半个工作日就能淬火120件。效率是盐炉加热淬火的12倍,用电量大约是盐炉的1/4。在环保和清洁热处理方面更是优于盐炉。在热处理效果方面,由于自动控制,加热时间、转移时间、冷却速度一致,降低了质量分散度。更由于感应加热与盐炉加热的机理不同,快速加热及集肤效应使工件获得了理想的硬化层分布和表面组织(见图3、图4),并有较好的硬度梯度(见表1)。从而满足了工件的使用性能。
         
 
差速器壳体感应加热淬火的难点在于如何避免淬火裂纹。通过实践,避免裂纹的有效措施:
1.考虑到铸铁导热慢,增加了预热程序。
2.根部必须加热到3mm以上。
3.选择合适的淬火冷却介质。
4.淬火液喷淋的角度必须保证顶、底、侧、根同时冷却,特别是根部不得缓冷。
在对差速器壳体实施感应加热程控淬火后,时间跨度春、夏、秋、冬,共加工4000件,100%进行磁粉探伤,未发现有弧裂现象。
综上所述,我们认为球铁差速器壳体热处理由盐炉加热手工操作淬火改为中频感应加热程控淬火,即降低了能耗,又有利于环保,而且大大提高了生产加工效率,更获得了理想的硬化层分布和使用性能。
在全国热处理行业围绕美国热处理2020年规划目标展开讨论之际,憧憬热处理发展远景,富有生命力的热处理技术发展的主线是:高品质、高效率、低能耗、清净环保、智能化。我们这一实践正是顺应了潮流。由我们这一案例可以推广到其它车辆行业的铸铁件热处理,必将取得良好的效果。
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