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滚珠丝杠表面感应淬火

滚珠丝杠是一种将旋转运动与直线运动相互转化的滚动功能部件,具有平稳传动、的功能,一直以来被广泛应用于机床传动、数控设备、自动化控制等方面砼泵管淬火设备。淬火后的丝杠硬度高、脆性大淬火成套设备,校正工作难度较大,不利于产品的大批量生产,因此要求淬火时对丝杠径跳进行严格控制。对于螺距变形量的要求是基于一般企业的滚珠丝杠的生产大部分是先开滚道再淬火。

滚珠丝杠表面感应淬火基本工艺: 对丝杠滚道进行淬火,应制作与丝杠外形尺寸相匹配的淬火感应器, 热处理工艺参数:奥氏体化温度860~880℃, 经冰冷处理后的滚珠丝杠在后续加工或使用过程中基本不存在因为组织转变而影响尺寸精度的现象。通过大量工艺试验,确保生产工艺的可靠性与稳定性。针对每一系列的滚珠丝杠泵管内壁淬火设备,首先根据其淬火硬化层组织和深度要求进行工艺试验,确定一个工艺参数调节范围。其次,在实际生产时还必须在参数范围内适当调整,使丝杠的淬火硬度和螺距变形量符合要求。

由于零件淬火部位空间小,感应器制作难度大

磁力线密度小,逸散严重,导致端面加热速度慢、加热温度低,当延长时间达到淬火加热温度时链轮淬火设备,淬硬层深超差,不能满足技术要求,同时,平面感应器难以实现外圆感应加热淬火;由于零件淬火部位空间小,制作的感应器有效截面小,同时满足感应器有效冷却和实现淬火自喷冷却难度较大。为解决以上难题,达到在同一感应器上互为直角的外圆和端面同时感应加热淬火的目的,在感应器设计及制作中采取了如下措施。在邻近效应影响下,圆柱面吸收的磁力线密度大于下端面,感应电流集中于相邻零件圆柱表面,在加热过程中,圆柱面易被加热,而下端面磁力线密度小,不易被加热。鉴于此情况,将感应器的内腔设计为内锥面,以求通过扩大感应器与零件外圆的间隙,减少磁力线在外圆截面上的分布;与外圆间隙相比,下端面间隙小,考虑到零件的直角结构会使磁力线的密度集中于直角的尖角处,形成尖角效应,使尖角处加热温度高,故将感应器下端面设计成直角两端面。感应加热过程中,淬火液采用外喷供给方式。

试验得出的淬火质量的几个关键原因

采用同一中频感应淬火参数,对于热处理项目进行检测,我们发现:

(1)正火工件的感应淬火组织,马氏体较粗大。

(2)正火处理的工件感应淬火后硬化层相对于调质硬化层要浅一些。

(3)表面硬度也比调质的低1~3HRC(但是一旦增加感应淬火时间,正火工件和调质工件的表面硬度和硬化层没有太大的区别,但是组织相比较更粗)。

(4)正火工件的变形规律性不强。调质工件变形很小,甚至没有变化(因此对于以后大批量采用正火作为预备热处理的工件,需要热后加工(主要是长度尺寸),保证尺寸合格,并且不同钢材炉号的材料也要做变形试验,保证加工余量。调质工件的加工成本比正火工件的冷加工成本高很多。因为调质工件首先要正火,就是说多了一道淬火+高温回火工艺;调质工件粘度高,刀具消耗多,冷加工成本也高(正火增加热后尺寸修正的成本相对于调质还是低很多)。

(5)调质状态的工件硬化层分布较正火状态的明显,正火状态的过渡区较大。用酒精腐蚀观察正火状态的模糊。仔细观察正火和调质工件的过渡区,在调质工件的过渡区,可以发现马氏体组织,而在正火工件的过渡区没有发现,间接地证明了对于感应加热,由于加热时间短,基体组织越均匀,产生完全奥氏体的可能性越大,冷却时产生完全马氏体的几率也大。

感应加热是一种快速加热方式,奥氏体化程度和均匀化程度不仅与原始组织有关,而且与加热速度有关。原始组织越均匀,加热速度缓慢,完成奥氏体化并均匀化所需的时间就短,反之则相反。

感应淬火前的预备热处理有三种

感应淬火前的预备热处理一般有三种,退火处理(球化退火)、正火、调质处理。

对于退火工艺主要应用于高碳钢如弹簧钢材料和轴承材料。感应淬火前的预备热处理具体采取什么形式,主要是根据图样要求,也有部分客户提出要求,我们根据使用要求制定相关的感应淬火技术要求。

对于感应加热,由于加热时间短,基体组织越均匀,产生完全奥氏体的可能性越大,冷却时产生完全马氏体的几率也大,直接影响表面硬度和感应淬火深度。调质后的碳化物更均匀,在较短的时间内由于碳化物易溶解于奥氏体内,速度快,均匀充分,得到的硬度高、均匀。调质硬度越高,其碳化物颗粒越细越均匀,则溶解效果越好。因而调质(球化退火)材料感应淬火效果好,可以得到良好的表面硬度、淬硬层深度和金相组织。

正火材料次之,正火材料感应加热时间相对调质产品要长,也可以得到良好表面硬度和金相组织。由于正火(退火)的原始组织为片状珠光体和铁素体,正火易出现大块状或网状铁素体,组织不均匀性增大;短时间的快速加热而导致碳化物来不及充分溶解,即使溶解了也不能充分扩散,合金元素也不能扩散均匀,奥氏体短期内无法达到均匀化,原珠光体区域富碳,原铁素体区域贫碳,淬火组织中存在低碳马氏体,影响感应淬火硬度和硬化层深度。

感应加热技术在锻件棒料加热方面更有优势

中频感应加热的基本原理是当导体在磁场中运动或处在变化的磁场中时，会产出感应电动势，导体内部形成涡流，引起较大的涡流损耗。中频感应加热便是依托这些涡流的能量达到加热目的。感应加热具有加热，速度快、可控性好及易于完成机械化和自动化的长处。看不见摸不着的电磁场一旦变身的“热场”，可比传统加热方法节电30%左右，其加热达90%。故感应加热技术在锻件棒料加热方面更有优势。

目前传统的锻件加热炉有加热炉，燃煤炉等，他们的热氧化损耗率较高，加热的氧化烧损率为2%，燃煤炉氧化烧损率达到3%，如此高的烧损率势必造成原材料的糟蹋。

跟着社会的开展和人们认识的进步，炉等传统加热设备逐渐露出出了各方面的缺点与缺乏：首先在开始加热锻件之前，须先对炉子进行预加热因而要耗费底子不需要的能源，增加了锻件本钱，另外大规模锻件必然会选用容量较大的加热炉，设备占地面积大，维护本钱高，使用一段时间后要停炉检修。砌筑；并且传统加炉燃烧的温度动摇较大，不利于炉温的准确操控，严重影响锻件产品的各项性能指标。

要解决以上传统加热设备带来的种种缺乏，就须赶快找到一种或多种新型的加热方法，并应用到铸造中。电磁感应加热炉便是其中一种理想的加热设备。

淬火加热温度不够或预冷时间太长怎么办

我们采用中频加热设备应用到淬火热处理工艺时，也要注意一个问题就是：淬火加热温度不够或预冷时间太长。如果淬火加热温度不够或预冷时间太长，致使淬火时温度太低。以中碳钢为例，前者淬火组织中含有大量未溶铁素体，后者组织为托氏体或索氏体。

再之，我们采用中频加热设备应用到淬火热处理工艺时，冷却不足也是一个大问题！特别在扫描淬火时，由于喷液区域太短，工件淬火后，经过喷液区后，心部热量又使表面自回火（阶梯轴大台阶在上位时易产生），此时表面自回火温度过高，常能从表面颜色及温度感测到。一次加热法时，冷却时间太短，自回火温度过高，或由于喷液孔因水垢减少了喷液孔截面积，导致自回火温度过高。淬火液温度过高，流量减少，浓度变化 ，淬火液中混有油污等。喷液孔局部堵塞，其特点是局部硬度不足，软块区常与喷液孔堵塞位置相对应。