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。     

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。     

复杂曲面结构凸轮槽高频感应淬火工艺及组织与性能

研究了复杂曲面结构圆柱凸轮槽高频感应淬火热处理工艺,通过合理设计仿形感应器以及加热工艺参数优化,使得两种材质(45钢和ZG65Mn钢)的圆柱凸轮槽都达到了淬硬层深度2～5 mm和表面硬度50～60 HRC的技术要求,硬化层组织为回火马氏体+少量残留奥氏体.高频淬火快速喷水冷却,有效避免了沟槽尺寸产生较大畸变.     

车轮的感应加热淬火工艺

分别采用同时加热淬火方式和连续加热淬火方式对45钢锻件车轮进行感应淬火研究。结果表明：采用连续加热淬火方式(感应器与工件间隙6 mm、输出功率为339 kW、频率为6.3 kHz),用清水进行喷淋冷却,然后对其进行230℃×2 h炉中回火处理后,车轮外表面踏面及倒圆角区域的表面硬度为509～599 HV0.2(50～55 HRC)、淬硬层深度为3.4～4.7 mm、显微组织级别为5～7级,均能达到其技术要求,并在工业化试生产中取得了较好的应用效果。     

机械加工和铁水孕育处理对球墨铸铁曲轴中频淬火裂纹的影响

曲轴中频淬火裂纹有油孔裂纺和轴颈表面裂纹两种。油孔淬裂的主要原因是油孔加工后的α值偏小；轴颈表面淬裂的主要原因是铁水熔炼的炉前孕育操作不良。     

板状零件感应淬火变形及控制

1前言前西德产的PFSU型万能齿轮测量仪的板状零件表面，要求有2条或3条宽16～18mm的淬硬带。如尺寸为354×112×25mm的顶板，平面上有2条宽16mm，长354mm的淳硬带。扳平面淬火后弯曲变形量达到了0．5～0．8mm，超过了平面弯曲度≤0．30mm的技术要求。本文预想采用如下几种方法来解决变形：①板状平面直接表面淬火；②增大平板厚度，即2块平板背向焊接在一起；③用压力法反向预变形，即预变形处理；④相反平面对称预淬火处理；⑤相反平面不对称低温预淬火处理；③相反平面不对称高温预正火处理；①局部双平面同时感应加热淬火处理；③正反…     

17-4PH不锈钢激光淬火疲劳性能研究

对17-4PH不锈钢进行表面激光淬火,分析了激光淬火后的组织、硬度、残余应力和疲劳寿命.结果表明:激光淬火后,17-4PH不锈钢组织分为淬硬区、过渡区和基体,淬硬层深1.2mm,平均显微硬度440HV,较基体提高60～90HV,表面残余应力为压应力,压应力的范围超过1mm.17-4PH钢激光淬火后疲劳寿命提高,且在低应力下提高效果明显,裂纹源位于次表面,裂纹扩展区增大,抵抗裂纹扩展的能力增强.     

双排链轮轴的感应淬火

我厂引进的德国F205平地机及国产化的PY180平地机产品，其驱动桥上的双排链轮轴（图1），材料为42CrMo钢锻件，在预先调质到硬度280～302HB后再进行感应加热淬火，表面硬度为52HRC。我厂用160kw，2500Hz可控硅电源实现了双排错轮轴的感应淬火，满足了德国图纸要求。1中频淬火专用感应器根据该件图纸圆角R处淬硬深度的要求，设计了结构简单的新型感应器（见图2）。其特点是只要求有效留有一定角度的尖角环。有效围内径与工件轴颈圆角处间隙取2～2．5mm，有效圈宽度为10mm，便于用紫铜管轧方成型，局部涂敷塑性导磁体。喷水圈与感应器有…     

光纤激光淬火对凸轮用45钢表面磨损性能的影响

为了提升凸轮表面耐磨性,采用YLS-4000型光纤激光器通过不同的激光功率对基体材料45钢表面进行激光淬火。通过SEM观察激光淬火前后材料表面和界面形貌,金相显微镜观察组织形貌,通过HVS-1000A型显微硬度仪测试了试样表面硬度,并测试了试样的摩擦因数和磨损形貌。结果表明:淬火层界面显微组织为淬火马氏体及少量残余奥氏体,在激光功率1 000~1 800 W时分别获得淬硬层深度为0.3~0.8mm的单道热影响区;淬硬层硬度分布基本均匀,平均硬度约为547~765HV,比基体硬度提高了2~3倍,激光淬火后组织细化和形成大量马氏体是硬度提高的主要原因;在一定激光功率范围内(1 200~1 800 W),激光淬硬层的抗磨损性能比基体有较大的提升,且当激光功率为1 600 W时能获得最佳的磨损性能。     

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。     

用预冷淬火减少杠杆支架畸变

图1所示杠杆支架是某武器控制系统的一个承力件,设计选材为45钢,要求淬火硬度32～37HRC。该零件由于结构复杂、壁薄厚不均,最大壁厚处13mm,最小壁厚处4mm,而且都是直角过渡。曾采用“快速淬火油”淬火、硝盐浴马氏体等温淬火,薄壁处能淬上火,但厚壁处均淬不上火;采用空-水-油预冷双液淬火,薄、厚壁部位都可淬硬53～55HRC,而且尖角处没有出现裂纹,但薄壁处畸变严重,很难校正。因此寻求一种畸变较小的淬火介质和淬火方法是解决问题的唯一途径。     

柴油机曲轴热处理工艺改进

我公司生产的Ｓ1115、Ｓ112 5型柴油机曲轴采用 45钢制造 ,热处理技术要求连杆轴颈表面淬火 ,淬硬层深 1 5～3ｍｍ ,硬度 5 5～ 6 3ＨＲＣ。为满足上述要求 ,我们采用高频淬火工艺 ,工艺参数见表 1。但发现高频淬火后曲轴存在以下问题 :(1)虽然表面硬度较高 ,可使耐磨性提高 ,但表面淬硬区浅使表面硬化层与基体的结合强度较低。使用中 ,轴颈与曲柄过渡圆角处易产生疲劳裂纹 ,随后向曲柄深处发展成曲轴疲劳剥落或断裂。(2 )淬火后 ,油孔易产生裂纹 ,最后在曲柄处断裂。(3)为满足批量生产要求 ,需增添高频淬火设备 ,设备投入费用较高。为此 ,…     

上型板淬火工艺的改进

我厂用CrWMn钢生产的地板砖模具上型板，其形状如图1所示。该模块热处理是在箱式炉中840C加热60min后油淬，稍盐浴200℃回火120min。但是不管如何细心操作，A面总是凸起2～4mm，变形严重超差，变形率高达100％，淬裂倾向占66％，废品率极高。1变形分析我们认为，上型板变形开裂的主要原因是：淬火加热时，表面氧化脱碳，表层和心部的MS点不同，产生组织应力，导致开裂。并且，上型极A、B两面截面不对称，两面的冷却速度不同。A面凸凹不平，所以冷却速度大于B面。这样，淬火时领先冷却的A面就会首先发生马氏体转变，B面冷速则略滞后，…     

汽车零件的感应淬火与感应器的设计

1凸轮轴图1所示为4缸汽油机凸轮轴。它有8只凸轮要求感应淬火，淬火层深度0．76～5．59mm，表面硬度＞55HRC。可用3种感应器进行加热淬火（电流频率8000Hz）。1．1单圈感应器单圈感应器的结构形式如图2所示。其有效目是一个圆环，内表面半径R=Rmax＋2（mm），式中Rmax为凸轮尖部最大半径。用这种感应器，一根凸轮轴要淬火8次。1．2只回感应器双圈感应器有两只水平串联的有效圈，同时淬火两根凸轮轴，因此它的生产效率比单圈感应器提高一倍。这两种感应器的共同特点是有效圈两侧具有屏蔽装置。其作用是任何一个凸轮在加热时能保护其两侧的…     

大型曲轴淬火中频电源的选型

我厂引进生产的大型柴油机,曲轴(42CrMoA)要求整体调质后主轴颈及连杆轴颈表面淬火,故涉及到电源频率及功率的选定问题。1.原始数据及技术要求曲轴轴颈Φ210～230mm,要求淬火面积     

铣床床身超音频感应淬火工艺参数控制

铣床床身结构如图 1所示。其材料为 HT30 0灰铸铁 ,要求 1、2、3、4、5、6面超音频感应淬火 ,淬硬层深度≥ 1.5mm,硬度≥ 68HS。图 1　铣床床身结构示意图　　　图 2　感应器示意图　1　淬火前铸件质量要求( 1)淬火面硬度≥ 180 HB,原始组织由细片状石墨组成 ,珠光体含量应大于 90 % ,石墨长度为 150～2 0 0μm,游离铁素体量小于 5% ,允许有少量磷共晶 ,但不得有自由碳化物存在。( 2 )导轨表面不允许有气孔、疏松和裂纹 ;表面粗糙度值应小于 Ra6.3;凡边缘、尖角处都应倒角 ;导轨必须平直。( 3)床身淬火前须经时效处理 ;不得有砂及铁屑。2…     

高频淬火缺陷分析

齿轮和轴类零件采用高频淬火处理来改善表面组织结构,提高表面硬度和强度,以提高零件的使用寿命。高频淬火时,若工艺和操作不当,使零件产生裂纹等缺陷,造成废品。 (1)淬硬层深度达不到技术要求:高频淬火淬硬层深度一般为0.5—2mm,但有时小于0.5mm。对于选定材科,影响淬透深度的因素是电流频率和工件旋转、移动速度。因此,为了达到一定的淬硬层深度,需选择合适的电流频率和工件旋转、移动速度。 (2)软点与软带:软点为淬火件个别区域的硬度比邻近区域的硬度低得多。其主要是由于冷却液不纯净、含有油珠,使局部冷却速度降低(小于临界冷却速度),或工件局部氧化     

40Cr钢齿条的激光淬火工艺

采用LDF 4000-100型半导体激光器对40Cr钢齿条齿面进行了淬火处理研究。结果表明:在矩形光斑17 mm×5 mm、激光头到淬火齿面中心距离375 mm、激光束入射齿面夹角75°下,选取最优参数激光加热温度1400 ℃、扫描速率10 mm/s时,齿面的淬硬层深度均匀,可达到1.2 mm,淬硬层组织为细小、弥散马氏体,表层组织硬度最高可达到750 HV0.2,并在工业化试生产中取得了较好应用效果。     

薄壁零件的感应淬火技术研究

LF80-90拖拉机主离合器轴材料为35CrMo钢,是空心花键轴,壁较薄,仅为3.16～3.65 mm,要求表面硬化处理。由于壁薄,采用中频感应淬火时极易淬透,导致变形超差。采用改进的向轴内腔通入循环冷却水的淬火方法,问题得到了解决。     

42CrMo钢大直径长轴件的淬火冷却工艺

针对大尺寸42Cr Mo钢轴类件的淬火冷却存在油淬性能低于要求,水淬易产生开裂的问题,本研究将水-空交替控时淬火冷却技术和配套的设备,成功应用于直径510 mm、长度9500 mm的42Cr Mo钢轴类件的淬火冷却。结果表明,采用水-空交替控时淬火冷却工艺与设备处理工件的硬化层深度达30 mm,近表面基本上为马氏体组织,并且表面硬度偏差为±1.4 HRC,零件均匀性得到提高。