專利名稱：高速織機(jī)的電子多臂開口裝置中閱讀臂的熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明設(shè)計(jì)一種高速織機(jī)的電子多臂開口裝置中閱讀臂的熱處理方法，屬于紡織機(jī)械中電子多臂開口裝置中關(guān)鍵零部件的熱加工工藝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
中國是一個紡織業(yè)大國，特別是21世紀(jì)以來，中國的紡織機(jī)械業(yè)發(fā)展較為迅速，無論是紡織工業(yè)的規(guī)模還是紡織品的產(chǎn)量均居世界首位。隨著近年來我國紡織機(jī)械面向高速化的發(fā)展，對零件的機(jī)械性能的要求也越來越高，尤其是高速織機(jī)的電子多臂開口裝置中閱讀臂的使用壽命要求更高 。閱讀臂零件是紡機(jī)用電子多臂開口裝置中典型傳動結(jié)構(gòu)件，厚度為3_，屬于薄板型零件。如圖1所示，其中陰影部分為閱讀臂零件的工作區(qū)域，又稱淬硬區(qū)，與材質(zhì)為GCrl5的偏心輪相配合，硬度要求為51T61HRC ;空白區(qū)域?yàn)榛w，無技術(shù)要求。閱讀臂過去常用的熱處理方法一般為常規(guī)淬火和等溫淬火來滿足其機(jī)械性能要求。而對于閱讀臂這種薄壁件而言(厚度僅為3_)，使用過程中要求嚴(yán)格控制脫碳層(不超過0.1mm),機(jī)械性能要求高(最大力Fmax ^ 7.6KN)。然而常規(guī)淬火后所帶來的變形量大、韌性不足、脫碳嚴(yán)重的現(xiàn)象難以滿足高速織機(jī)的要求。閱讀臂熱處理的技術(shù)難點(diǎn)淬硬區(qū)與基體區(qū)域硬度差別較大，兩個區(qū)域之間無明顯過渡區(qū)，工況載荷下產(chǎn)生的應(yīng)力無法釋放，這會對閱讀臂的使用壽命造成一定的影響。因此，需要尋求一種新的熱處理工藝來滿足閱讀臂零件機(jī)械性能的同時(shí)，延長使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高速織機(jī)的電子多臂開口裝置中閱讀臂的熱處理方法，該方法可以保證閱讀臂在感應(yīng)淬火后硬度要求和變形量控制的前提下，更能獲得良好的硬度梯度分布。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，高速織機(jī)的電子多臂開口裝置中閱讀臂的熱處理方法，將材料60Si2MnA、厚度為3mm的閱讀臂的圓弧狀工作區(qū)域，先進(jìn)行高頻感應(yīng)正火，然后采用高頻淬火感應(yīng)器進(jìn)行高頻感應(yīng)淬火后低溫回火。所述高頻感應(yīng)正火的工藝參數(shù):電機(jī)正火頻率為150KHZ，電流為0.1KA,冷卻方式為空冷。所述高頻感應(yīng)淬火的工藝參數(shù):感應(yīng)淬火頻率150KHZ，電流為0.1KA,淬火區(qū)域即淬硬區(qū)寬度為4mm,淬火介質(zhì)為油淬,冷卻方式為噴液冷卻,冷卻時(shí)間為3s。所述低溫回火的工藝參數(shù):18(T20(TC保溫3h。所述高頻淬火感應(yīng)器包括導(dǎo)電板、匯流管和感應(yīng)圈；匯流管表面設(shè)有絕緣膠木，匯流管一端通過螺栓與所述導(dǎo)電板固定連接，匯流管另一端設(shè)置所述感應(yīng)圈；所述感應(yīng)圈上設(shè)有噴嘴。所述感應(yīng)圈沿閱讀臂工作區(qū)域輪廓方向。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:第一，采取高頻感應(yīng)正火的方法來消除應(yīng)力和細(xì)化晶粒。增加高頻感應(yīng)正火的工序是因?yàn)楦袘?yīng)淬火因?yàn)榧訜崴俣瓤?，擴(kuò)散難以充分進(jìn)行，往往會造成奧氏體成分不均造成感應(yīng)淬火后組織的不均勻。因此在快速加熱前進(jìn)行預(yù)先熱處理，如調(diào)質(zhì)處理或者正火使碳化物或自由鐵素體呈細(xì)小、均勻的分布，將有利于快速加熱時(shí)奧氏體成分的均勻化。第二，感應(yīng)淬火工序是決定閱讀臂零件質(zhì)量好壞的決定性因素之一，也是該項(xiàng)新型工藝的核心，其主要內(nèi)容分為三部分:感應(yīng)淬火方式、淬火區(qū)域、冷卻介質(zhì)。(I)感應(yīng)淬火方式
閱讀臂熱處理的技術(shù)難點(diǎn)淬硬區(qū)與基體區(qū)域硬度差別較大，兩個區(qū)域之間無明顯過渡區(qū)，工況載荷下產(chǎn)生的應(yīng)力無法釋放，這會對閱讀臂的使用壽命造成一定的影響。因此設(shè)計(jì)感應(yīng)線圈沿閱讀臂淬硬區(qū)輪廓方向，加熱后噴液冷卻3s，使得閱讀臂表面完全冷卻后芯部余溫采取空冷的方式，但由于熱傳導(dǎo)的作用，芯部的冷卻速度顯然遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于正常的空冷速度。這樣的冷卻方式保證了閱讀臂淬硬區(qū)自表面到芯部獲得不同的冷卻速度，以最終保證良好的硬度梯度分布感應(yīng)加熱方式不僅能使閱讀臂的硬度分布呈梯度分布，而且在淬硬區(qū)跟基體還能保證一定的過渡區(qū)。(2)淬火區(qū)域
長期承受疲勞沖擊載荷的零件，韌性不足將導(dǎo)致閱讀臂基于內(nèi)部缺陷的情況下發(fā)生脆性斷裂的可能。因此對閱讀臂現(xiàn)有工況下的淬硬區(qū)尺寸進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，在盡可能在滿足閱讀臂工況強(qiáng)度的條件下，減少淬硬區(qū)尺寸，提高閱讀臂整體韌性。根據(jù)極限理論，忽略掉閱讀臂基體區(qū)域，假設(shè)閱讀臂工況下承受的沖擊載荷只作用在閱讀臂的淬硬區(qū)域，且承受的最大載荷不超過材料的屈服強(qiáng)度。根據(jù)淬火后60si2mnA的屈服強(qiáng)度為1400N / mm2,同時(shí)脆性材料安全系數(shù)n=2.5^3.0，暫取n=3.0，可以得出閱讀臂工況下允許承受的最大沖擊載荷為:
[σ ] = σ / η = 1400 / 3.0 467 N / mm2。
通過對閱讀臂和與之相配合的偏心輪的受力分析，可以得出閱讀臂工況條件下的受力方向如圖3所示。從圖中可以看出閱讀臂的受力方向是沿閱讀臂的圓弧切線方向，水平夾角α=30°，且每片閱讀臂受力大小F=6.35KN。將力分解后，y軸方向?yàn)榭v向壓應(yīng)力，根據(jù)閱讀臂的斷裂位置和方向，排除掉該方向作用力造成閱讀臂的斷裂失效的可能；而乂軸方向?yàn)闄M向拉應(yīng)力，顯然該方向作用力對于閱讀臂的斷裂失效起主導(dǎo)作用。根據(jù)勾股定
理:F =FXcos30° =6.35X 上 5.5 KN。
r2
然后可以得出工況條件下閱讀臂淬硬區(qū)的有效最小面積為:A = F , / [σ]=
5.5 / 0.467 ^ 11.75 mm2。
最后求得淬硬區(qū)寬度:b=A / a = 11.75 / 3 ^ 4mm。
因此通過理論力學(xué)計(jì)算可以得出，閱讀臂的淬硬區(qū)的有效寬度可以減少到4_，即可承受工況條件下的疲勞沖擊載荷。減少淬硬區(qū)寬度，增大基體區(qū)域?qū)挾?，可以在滿足閱讀臂強(qiáng)度的同時(shí)，提高閱讀臂的整體韌性，避免過早失效的可能。(3)淬火介質(zhì)
閱讀臂材料為60Si2MnA，淬透性較好，當(dāng)淬火液濃度較低時(shí)，容易產(chǎn)生淬火裂紋導(dǎo)致閱讀臂開裂，因此推薦穩(wěn)定性較好的油淬。第三，高頻感應(yīng)淬火后，閱讀臂在180-200°C低溫回火3h，以消除淬火后的殘余應(yīng)力。但回火溫度不能過高，以免降低淬硬區(qū)硬度，達(dá)不到閱讀臂工藝要求。第四，本發(fā)明保證閱讀臂工作區(qū)域從硬度區(qū)到基體，硬度呈明顯梯度分布，強(qiáng)韌比約為4: 6，良好的強(qiáng)韌性配比性從而保證閱讀臂零件較長的壽命。


圖1為高速織機(jī)的電子多臂開口裝置中閱讀臂的結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明高速織機(jī)的電子多臂開口裝置中閱讀臂的熱處理方法的工藝流程 圖3為閱讀臂淬硬區(qū)工況條件下受力示意 圖4為圖1中A-A方向的閱讀臂的硬度分布圖。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。高速織機(jī)的電子多臂開口裝置中閱讀臂的熱處理方法:將材料60Si2MnA、厚度為3_的閱讀臂的圓弧狀工作區(qū)域，先進(jìn)行高頻感應(yīng)正火，然后采用高頻淬火感應(yīng)器進(jìn)行高頻感應(yīng)淬火后低溫回火。高頻感應(yīng)正火的工藝參數(shù):電機(jī)正火頻率為150KHZ，電流為0.1KA，冷卻方式為空冷。

高頻感應(yīng)淬火的工藝參數(shù):感應(yīng)淬火頻率150KHZ，電流為0.1KA,淬火區(qū)域即淬硬區(qū)寬度為4mm,淬火介質(zhì)為油淬,冷卻方式為噴液冷卻,冷卻時(shí)間為3s。低溫回火的工藝參數(shù):18(T20(TC保溫3h。高頻淬火感應(yīng)器包括導(dǎo)電板、匯流管和感應(yīng)圈。匯流管表面設(shè)有絕緣膠木，匯流管一端通過螺栓與導(dǎo)電板固定連接，匯流管另一端設(shè)置所述感應(yīng)圈。感應(yīng)圈上設(shè)有噴嘴。感應(yīng)圈沿閱讀臂工作區(qū)域輪廓方向。采用本發(fā)明進(jìn)行熱處理的閱讀臂工作區(qū)域的硬度進(jìn)行測試，最終硬度梯度分布如圖4所示。從圖4中可以看出，閱讀臂工作區(qū)域從硬度區(qū)到基體，硬度呈明顯梯度分布，強(qiáng)韌比約為4: 6，良好的強(qiáng)韌性配比性從而保證閱讀臂零件較長的壽命。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于各類紡機(jī)中薄板型零件的熱處理工藝問題，同時(shí)可以擴(kuò)展到其他機(jī)械設(shè)備中各類薄板型傳動件熱處理工藝。
權(quán)利要求
1.高速織機(jī)的電子多臂開口裝置中閱讀臂的熱處理方法，其特征是，將材料60Si2MnA、厚度為3mm的閱讀臂的圓弧狀工作區(qū)域，先進(jìn)行高頻感應(yīng)正火，然后采用高頻淬火感應(yīng)器進(jìn)行高頻感應(yīng)淬火后低溫回火。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速織機(jī)的電子多臂開口裝置中閱讀臂的熱處理方法，其特征是，所述高頻感應(yīng)正火的工藝參數(shù):感應(yīng)正火頻率為150KHZ，電流為0.1KA，冷卻方式為空冷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速織機(jī)的電子多臂開口裝置中閱讀臂的熱處理方法，其特征是，所述高頻感應(yīng)淬火的工藝參數(shù):感應(yīng)淬火頻率150KHZ，電流為0.1KA，淬火區(qū)域即淬硬區(qū)寬度為4mm,淬火介質(zhì)為油淬,冷卻方式為噴液冷卻,冷卻時(shí)間為3s。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速織機(jī)的電子多臂開口裝置中閱讀臂的熱處理方法，其特征是，所述低溫回火的工藝參數(shù):18(T20(TC保溫3h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速織機(jī)的電子多臂開口裝置中閱讀臂的熱處理方法，其特征是，所述高頻淬火感應(yīng)器包括導(dǎo)電板、匯流管和感應(yīng)圈；匯流管表面設(shè)有絕緣膠木，匯流管一端通過螺栓與所述導(dǎo)電板固定連接，匯流管另一端設(shè)置所述感應(yīng)圈；所述感應(yīng)圈上設(shè)有噴嘴。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高速織機(jī)的電子多臂開口裝置中閱讀臂的熱處理方法，其特征是，所述感應(yīng)圈沿 閱讀臂工作區(qū)域輪廓方向。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高速織機(jī)的電子多臂開口裝置中閱讀臂的熱處理方法，將材料60Si2MnA、厚度為3mm的閱讀臂圓弧狀工作區(qū)域，先采取高頻感應(yīng)正火，然后采用高頻淬火感應(yīng)器進(jìn)行高頻感應(yīng)淬火后低溫回火。高頻感應(yīng)正火的工藝參數(shù)電機(jī)正火頻率為150KHz，電流為0.1KA，冷卻方式為空冷。高頻感應(yīng)淬火的工藝參數(shù)感應(yīng)淬火頻率150KHz，電流為0.1KA，淬火區(qū)域?qū)挾葹?mm，淬火介質(zhì)為油淬，冷卻方式為噴液冷卻，冷卻時(shí)間為3s。低溫回火的工藝參數(shù)180~200℃保溫3h。本發(fā)明保證閱讀臂在感應(yīng)淬火后硬度要求和變形量控制的前提下，更能獲得良好的硬度梯度分布，閱讀臂工作區(qū)域從硬度區(qū)到基體，硬度呈明顯梯度分布，強(qiáng)韌比約為46，保證閱讀臂零件較長的壽命。
文檔編號C21D9/00GK103205549SQ20131009465
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月22日
發(fā)明者趙毅紅, 潘毅, 杭輝, 陳榮發(fā), 劉群信, 蔡郭生, 王篤雄, 吳龍, 李青青, 楊華, 陸華鋒, 李志龍 申請人:揚(yáng)州大學(xué)