三代轮毂轴承法兰内圈的感应淬火工艺

研究了感应加热淬火工艺参数对轮毂轴承法兰内圈淬火硬化层和组织的影响。结果表明,随着感应加热总能量的提升,淬硬区宏观轮廓逐渐增大,淬硬层深度加深;内圈淬硬区表层及次表层正常组织为细针马氏体+板条马氏体,淬火加热总能量过高会导致表层过热而形成粗针马氏体,甚至过烧;过渡区正常组织为细针马氏体及少量的铁素体+屈氏体,淬火加热总能量过低会导致过渡区形成大量的屈氏体组织,同时残留铁素体量也会增多。感应淬火加热功率180 kW,加热时间5.4 s为最佳的工艺参数。     

调心滚子轴承感应淬火工艺与组织性能的数值模拟

基于电磁场-温度场-组织场-应力应变场耦合模型,利用DEFORM软件模拟双列调心滚子轴承内圈感应淬火过程,并提出分段电流密度的淬火工艺,研究了轴承内圈感应淬火过程中温度变化、组织演变以及表层与次表层硬度、残余应力和残留奥氏体等。结果表明:分段电流密度的感应淬火方法能够使轴承内圈淬硬层均匀分布;加热效率随线圈电流密度增加而增大,且尖角位置温度会出现突变;淬火后滚道表面残留奥氏体含量约为6.97%,马氏体含量约为92.3%,表面硬度约为60.9 HRC,滚道淬硬层约为2.97 mm;深冷处理后残留奥氏体含量与残余应力降低,马氏体含量与硬度均提高;残余应力沿内圈中心径向平面对称分布,且次表层残余应力最大;数值模拟结果与试验具有一致性。     

曲轴感应淬火及残余应力的仿真与试验研究

曲轴在感应淬火时产生应力集中或应力分布不均会导致曲轴变形过大而失效。本文采用有限元方法对曲轴加热和冷却过程及残余应力进行了仿真,并对轴颈显微组织、轴颈淬硬层深度及曲轴残余应力进行了测试分析。结果表明,轴颈淬硬层为细针状马氏体,基体为回火索氏体,表面平均硬度为52.8 HRC,心部硬度为26.0~30.0 HRC,淬火后轴颈表面残余压应力为-154.3~-254.9 MPa;连杆颈淬硬层深度为4.0 mm,过渡圆角处淬硬层深度为2.1 mm。曲轴感应淬火后淬硬层深度预测和残余应力的仿真结果与试验结果基本一致,仿真可预测淬硬层深度。     

轮毂轴承内法兰盘淬火工艺优化

对55钢轮毂轴承内法兰盘感应加热淬火工艺进行了试验优化,研究了淬火液浓度、电流频率、功率时间比、淬火液流量等因素对淬硬层表面硬度和组织的影响。结果表明,随着淬火液浓度的降低和加热功率的增加,淬硬层表面硬度逐渐升高,在一定范围内,淬火液流量和淬火频率对淬硬层表面硬度影响不显著。淬火液浓度过低会导致淬火开裂风险增加,加热功率升高会导致淬硬层表面马氏体粗大。淬火液浓度5%,加热功率169 kW,加热时间5. 6 s,淬火频率15 kHz,淬火液流量80 L/min为最优工艺参数。     

45钢激光相变硬化和感应加热表面淬火硬化后的组织和性能

采用光学显微镜、电化学工作站和力学性能测试等对45钢在激光相变硬化和感应加热表面淬火两种不同淬火方法下的淬硬层组织、导电性能、耐腐蚀性能进行了对比分析。结果表明:经过激光相变硬化处理过的45钢试样导热性要低于感应加热表面淬火试样,而经过表面淬火处理的试样导热性明显低于未经过处理的试样;在相同扫描速度4 mm/s下,感应加热表面淬火试样的淬硬层深度远大于激光相变硬化试样的淬硬层深度,淬硬层组织分布相对弥散,马氏体转化率较低,激光相变硬化试样淬硬层组织晶粒相对细小,淬硬层较薄,转化马氏体组织较为均匀;同时激光相变硬化试样的腐蚀程度小于感应加热表面淬火试样,而感应加热表面淬火试样腐蚀后的硬度值及强度不如前者,总体而言,激光相变硬化试样的淬火效果要优于感应加热表面淬火试样的淬火效果。     

感应淬火对42CrMo钢曲轴连杆轴颈组织性能的影响

采用OM、SEM、X射线应力分析、力学性能测试等手段,分析了感应淬火处理对42CrMo钢曲轴连杆轴颈截面组织和残余应力的影响,探讨了不同淬火功率对淬硬层形貌、显微组织和力学性能的影响。结果表明,42CrMo钢曲轴连杆轴颈截面由淬硬层、过渡层和基体3部分组成,淬硬层组织为均匀细小的马氏体,过渡层组织为马氏体和回火索氏体的混合组织,基体组织为回火索氏体。经感应淬火处理,42CrMo钢曲轴连杆轴颈表面残余应力由拉应力变为压应力,随着感应淬火功率的增加,淬硬层深度增加,组织不断细化,当感应淬火功率为2500 W,组织最为均匀细小,表面硬度达到了751.3 HV0.1,耐磨性大幅提升;但是淬火功率过高会导致组织粗化,当感应淬火功率为2600 W时,组织有所粗化,硬度也有所降低。     

行星架中频感应淬火的工艺研究

针对行星架感应淬火过程中出现的内齿圈淬硬层深不等和表面硬度分布不均的现象,进行了对比试验研究。结果表明,通过改变感应加热的热传递方式,以及调整感应淬火设备的功率、频率等工艺参数,使行星架感应区的淬硬层深度接近、表面硬度分布均匀,金相组织符合国标标准。本研究结论可为行业内类似行星架的淬火处理提供参考。     

42CrMo钢激光-感应复合淬火淬硬层几何特征及组织研究

采用激光-感应复合淬火的新工艺,将激光和电磁感应两种热源复合提高42CrMo钢激光淬火的淬硬层深度和均匀性。利用COMSOL Multiphysics 5.5软件对42CrMo复合淬火过程中温度场的演变过程进行分析,通过淬火实验对模型进行了验证,淬硬层深度模拟值与实验值一致性较高。采用该模型,比较了复合淬火与单一激光和单一感应淬火在同工艺下淬硬层的表面温度和深度,分析了不同扫描速度和激光光斑尺寸对淬硬层深度的影响。通过实验对复合淬火的淬硬层深度、硬度、晶粒大小和显微组织进行分析。结果表明,激光-感应复合淬火可以有效提高试样的表面淬火温度,提高淬硬层宽度和深度,弥补单一激光淬火功率不足的缺点,通过模型预测了复合淬火最优扫描速度和光斑尺寸。相较于两种单一淬火,复合淬火的晶粒度和显微组织形态在深度方向上的变化趋势与激光淬火相似,且具有更高的淬硬层平均硬度。     

船用柴油机凸轮轴中频淬火工艺数值模拟分析

针对凸轮轴零件中的凸轮部位感应淬火工艺淬硬层不均匀、局部残余应力过大的问题,采用SYSWELD软件中的热处理模块,建立凸轮感应淬火工艺有限元模型,基于可变换热系数及奥氏体动力学理论,对GCr15凸轮轴中频感应淬火过程进行仿真分析,获得淬硬层厚度、硬度以及凸轮残余应力场分布规律。结果表明,在加热功率为110~120 kW,频率为5 600 Hz,加热时间为6 s时,过渡轮廓面淬硬层最薄处为1.34 mm,表面硬度均达到700 HV以上,桃尖表面残余压应力为-50 Pa,过渡轮廓面达到-350 MPa。     

45钢光轴连续感应淬火过程的数值模拟

建立45钢无限长轴对称工件连续感应淬火过程的二维物理模型,并进行温度场的数值模拟。根据连续感应淬火过程中温度场的分布给出了判断淬硬层深度的依据,并结合Maynier组织预测模型与硬度公式计算出工件不同深度处的硬度值进行验证。结果表明,可根据工件感应加热区域进入喷水冷却时刻的径向温度分布曲线来预测连续感应淬火最终淬硬层深度。根据这一结论,可以用所建立的有限元模型对连续感应淬火工件淬硬层深度进行预测。     

轴承套圈的中频感应加热淬火

试验了GCr15钢轴承套圈的中频感应加热淬火工艺,确定了中频感应加热淬火的各种参数和加热时间。结果表明,淬火后硬度达到62～65HRC,淬硬层深度＞2．5mm,能满足生产技术要求。     

四匝感应圈与倾斜感应圈表面感应淬火丝杠光杆的工艺分析

分别采用四匝感应圈与倾斜30°单匝感应圈对国产CrMo钢与德国CrMo钢丝杠光杆进行表面感应加热淬火处理,经材料成分、显微组织、表面淬硬层的硬度梯分布等检验,综合分析了表面感应加热淬火的工艺质量。结果表明,两种CrMo钢的化学成分存在差别,经四匝感应圈和倾斜30°单匝感应圈感应淬火处理后的组织基本相同;但经四匝感应圈感应淬火处理的淬硬层深度均大于经倾斜30°单匝感应圈感应淬火处理的结果。而且德国CrMo钢的淬硬层深度均大于国产CrMo钢,这与德国CrMo钢的淬透性高于国产CrMo钢有关。     

航空环类零件用表面淬火试验机控制系统研制

针对航空环类零件淬火试验要求,设计一套以欧姆龙PLC为硬件控制器的淬火试验装置,通过设置淬火工艺参数,调整10 kHz/500 kW感应电源的输出功率和频率,完成对淬火温度、升温速度和淬硬层深度等工艺参数的数字化控制。由40Cr轴承保持架淬火试验表明,淬火工艺能按规定的工艺设定控制,技术要求达标,且升温控制稳定,温度偏差10℃以内,环件形变不超过0.2 mm。     

表面淬火工艺对大型轴承套圈用42CrMo钢淬硬层的影响

对42CrMo中碳轴承钢进行不同温度中频感应加热及淬火介质的表面淬火处理,并使用洛氏硬度计、光学显微镜、扫描电镜及透射电镜对淬火试样不同区域组织及硬度进行测试分析。结果表明,经表面淬火处理后,按硬度由大到小试样可分为淬硬区、过渡区及基体3个区域,随着表面淬火加热温度的升高,表面淬硬层的深度增加,并且相对于水淬,油淬的淬硬层深度显著减少。组织分析表明,水淬淬硬区组织均为马氏体,而油淬工艺由于冷速较慢,淬硬层组织为马氏体+铁素体组织,不同表面淬火工艺条件下过渡区组织均为马氏体+回火索氏体,基体为原始调质态的回火索氏体。淬硬区、过渡区及基体的组织差异导致不同区域的硬度差异。实际应用中应根据所需淬硬层深度选择合适的水淬加热温度。     

三维点式感应淬火电磁热耦合场数值模拟

针对45钢三维点式感应淬火工艺进行参数设计,建立点式感应淬火过程的电磁场及温度场的非线性偏微分方程组,在有限元软件ANSYS中使用耦合场分析的方法实现了对加热功率为36 kW,电流频率为50 kHz的感应热处理工艺的数值模拟.结果表明,在综合考虑表面组织完全奥氏体化及感应加热效率的情况下,该工艺的最佳加热时间约为2 s.通过模拟分别得到使用冷却水和冷却油作为冷却介质时的感应淬火过程中的温度变化规律,结合45钢的连续冷却转变曲线,以马氏体转变临界冷却速度为判断依据,对淬火后工件表面组织进行预测,结果表明两种淬火条件均可以实现表面组织马氏体转变,实现工件的表面强化,且淬硬深度均约为1.0 mm.     

凸轮轴连续感应淬火的质量问题及解决措施

凸轮轴在连续感应淬火中,容易出现淬硬层深度不均匀、凸轮升程部位过热、基圆软带、棱角部位开裂以及热影响产生的软带等质量问题。为了解决这些问题,在感应器结构、工件移动速度、旋转速度、电参数选择、加热位置及加热延时、加热和冷却方式等方面,进行了全方位的设计。结果表明,通过淬火工艺的改进,解决了凸轮轴感应淬火中的这些质量问题,保证了产品质量和生产效率。     

低淬透性钢表面的淬火冷却

淬火冷却是零件获得一定的表面硬度、淬硬层深度、显微组织、残余应力及由其引起的畸变等结果的热处理工艺过程的一个阶段。低淬透性钢淬火冷却的主要工艺参数是淬火烈度,它大大高于常用碳素钢和价廉的低合金钢所要求的淬火烈度。所谓的体积-表面淬火,其冷却过程实质上既不同于整体热处理的淬火,也不同于感应加热淬火。     

感应加热的热计算模型

讨论了感应加热热传导过程中 ,瞬态温度场的变化和分布 ,建立了表面比功率和表面加热温度、加热时间、感应加热电流频率、工件尺寸及淬硬层之间关系的数学模型 ,为从工艺上控制零件所需的淬硬层深度提供了理论基础     

采用CCT和TTT曲线预测感应淬火硬化层组织和硬度

基于不同奥氏体化温度和组织含量的45、40Cr和42Cr Mo钢的CCT和TTT曲线,建立了轴感应淬火过程物理模型,用于预测钢感应淬火淬硬层深度、组织及硬度。结果表明:CCT和TTT曲线物理模型的模拟结果相一致,并与Maynier模型的预测结果和轴感应淬火处理的实测结果相吻合。钢的奥氏体化温度、合金元素含量增加,则相应增加感应淬硬层深度,改变了轴径向的组织和硬度分布,钢中含碳量变化使感应淬火的具有相同主要组织含量位置的硬度波动,主要组织含量和相应硬度计算值的误差在0%~5%内波动,表明采用CCT和TTT曲线预测钢感应淬火淬硬层组织硬度具有普适性。     

中频感应热处理对40Cr钢制轻型汽车半轴的组织与扭转性能的影响

研究了中频感应加热的移动速度变化对冷拔态40Cr钢制轻型汽车半轴组织和扭转性能的影响.结果表明,随移动速度的减慢,半轴的有效淬硬层深度增加,抗扭强度提高,最大扭矩和断时扭角增大.其扭转性能的改善,与有效淬硬层深度密切相关.