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轴类零件中频淬火参数的快速确定
作者: 发布日期:2018/09/29 关注次数:866

 轴类零件中最具代表性的是滚珠丝杠,它的螺纹滚道部分热处理一般采用中频淬火,中频淬火的质量决定了滚珠丝杠在以后使用过程中的服役质量。在实际生产中曾发生过有几批滚珠丝杠在热处理中频淬火后,不小心掉在地上,丝杠甩断成几截,经过淬硬层深检测,丝杠已被完全淬透,造成零件报废。


为吸取造成质量事故的教训,我们调整了中频淬火的参数,结果其淬硬层深度又太浅,仍然没有达到需要的淬硬层深度,这样的丝杠在以后的服役过程中会严重影响其使用精度,同样也会产生严重的质量问题。为此,“如何合理的确定中频淬火参数以保证丝杠的热处理质量”就成了我们必须解决的问题。通过试验、计算、验证,我们找到了一种快速确定丝杠等轴类零件中频淬火参数的经验公式,并在生产实践中得到了很好的验证,为中频淬火工艺编制和实际操作带来了方便。


1.理论依据

感应加热是利用电磁感应的原理,使工件表面产生涡流而被加热。当感应器中流过交变电流时,其周围就要产生同样频率的交变磁场,工件中将产生与感应器频率相同而方向相反的感应电流——涡流,当感应器和工件的形状、尺寸以及相对位置固定时,涡流的大小与感应器中的电流的频率成正比。涡流因工件的电阻而转换成热能,将工件加热。根据焦耳-楞次定律,涡流产生的热量可用式(1)计算:

q=0.24i2rt (卡)         (1)

式中 i——感应电流(a);

r——工件电阻(ω);

t——加热时间(s)。


感应加热具有表面效应、邻近效应和环流效应的特点。当交变电流流过导体时,电流沿导体的截面分布是不均匀的,导体表面电流密度最大,中心的电流密度最小。一般规定从表面到电流为i/ee=2.718)处的深度为电流透入深度δ,电流在δ薄层内产生的热量为全部电流的85%以上,由于工件的淬硬层深与电流透入深度δ很接近,因而可以将电流透入深度近似的看成工件的淬硬层深。


2.试验方法

试验材料选用滚珠丝杠的常用材料gcr15,经调质处理28~32hrc后,分别制成与滚珠丝杠外径规格相同的试棒,然后在kgps100中频淬火机床上进行中频淬火,淬火后在试棒中段用线切割割取约30mm长的试块,将截面用砂纸磨光后,在hr-150a洛氏硬度计上进行硬度检测,检硬度时由外表面沿径向向里进行,并根据半马氏体的硬度(gcr15钢半马氏体硬度约为55hrc)处距外表面的距离确定出淬硬层深度。试样规格与编号见表1。


表1  滚珠丝杠与相应试棒规格及试棒编号

试棒编号

1

2

3

4

5

6

试棒规格/mm

ф28×500

ф32×500

ф40×500

滚珠丝杠规格

gq28×4

gq32×4

gq40×6

要求淬硬层深/mm

2.0~3.5

2.0~3.5

3.0~4.5


3.试验结果与分析

中频淬火试验结果如表2所示。

表2  硬度与其距试棒外表面的距离

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