專利名稱：一種軌道交通車輛的抗側(cè)扭力桿中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬熱處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種軌道交通車輛的抗側(cè)扭力桿中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法。
背景技術(shù)：
隨著城軌車輛的技術(shù)發(fā)展與進(jìn)步，在地鐵、高速客車轉(zhuǎn)向架中采用空氣彈簧作為抗壓力裝置成為一種技術(shù)主流，而空氣彈簧自身具備的優(yōu)缺點又決定需要增加抗側(cè)滾裝置，當(dāng)車輛通過曲線時，抗側(cè)滾裝置限制了車體的側(cè)滾角度和側(cè)滾角位移，提高了車輛運(yùn)行平穩(wěn)性，并對車體的橫擺、點頭、搖頭及沉浮等振動不產(chǎn)生影響，抗側(cè)滾扭桿能夠有效的減緩車輛運(yùn)行時車體由于受到軌道不平順和其他外界的激擾而產(chǎn)生的側(cè)滾力，用時由于保證車體與轉(zhuǎn)向架之間的橫向和垂向之間的連接剛度，不會惡化車輛正常乘坐的舒適度，并將車輛限制在包絡(luò)線內(nèi)。扭力桿是抗側(cè)滾裝置中的主要受力部件，扭力桿的調(diào)質(zhì)熱處理工藝又是其制造技術(shù)難點。扭力桿是應(yīng)用在汽車、客車、地鐵車輛上的控制平衡的關(guān)鍵部件，扭力桿的中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理能夠保證其整體性能，降低變形量、生產(chǎn)周期及加工成本，而針對專利技術(shù)中已公開技術(shù)，只有涉及扭力桿的組裝及總成，還沒有軌道車輛用扭力桿中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理的專利 目息。有關(guān)于直徑較小的汽車扭力桿的調(diào)質(zhì)+高頻表面淬火處理相關(guān)報道，如包學(xué)鵬在《汽車工藝與材料》上發(fā)表的關(guān)于NJ1035汽車扭桿的感應(yīng)淬火處理，也有采用中頻感應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)工藝進(jìn)行階梯軸的文章，如程根發(fā)等發(fā)表在《拖拉機(jī)及農(nóng)用運(yùn)輸車》1997年第3期的《中頻感應(yīng)均勻加熱技術(shù)在階梯軸調(diào)質(zhì)中的應(yīng)用》，但這些報道只適用于直徑在45mm以下且只需要表層組織硬化及調(diào)質(zhì)處理的小型扭力桿，表層與心部性能差異較大，主要用于汽車領(lǐng)域，對直徑到達(dá)到46 mm-75mm的軌道車輛用扭力桿，還無相關(guān)中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法的報道。軌道車輛用扭力桿屬于長桿類階梯軸，直徑變化在46mm到75mm之間，傳統(tǒng)的調(diào)質(zhì)處理工藝采用井式爐進(jìn)行整體淬火、回火處理，熱處理后變形量較大(約7-15mm)，熱處理后需要反復(fù)校直和去應(yīng)力回火，而且熱處理后精加工困難，造成產(chǎn)品制造周期較長，制造成本較高。為了降低扭力桿的制造成本和縮短制造周期，新型軌道車輛用扭力桿主要采用中碳彈簧鋼制造，其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為0.48-0.56%的C，( 0.40%的Si, 0.70-1.10%的Mn，0.90-1.20%的Cr, 0.10-0.20%的V, 0-0.30%的Mo，相對于傳統(tǒng)的扭力桿生產(chǎn)工藝，中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理工藝解決了大直徑階梯軸的熱透淬火以及質(zhì)量的均勻性問題，3000_長度范圍內(nèi)的工件變形量能控制在< 3.5mm以內(nèi)，生產(chǎn)周期及生產(chǎn)成本顯著減少。

發(fā)明內(nèi)容
為解決目前扭力桿熱處理中存在的變形較大、生產(chǎn)周期過長、制造成本高等問題，本發(fā)明提供了一種軌道交通車輛的抗側(cè)扭力桿中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn):本發(fā)明所公開的一種軌道交通車輛的抗側(cè)扭力桿中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法的步驟如下: (1)首先將抗側(cè)滾扭力桿產(chǎn)品放置在立式或臥式淬火機(jī)床上，設(shè)置淬火機(jī)床的旋轉(zhuǎn)速度為 60_120rad/s ；
(2)然后采用環(huán)形加熱感應(yīng)器對抗側(cè)滾扭力桿產(chǎn)品進(jìn)行連續(xù)中頻感應(yīng)加熱，設(shè)置中頻電流頻率為l-5KHz，感應(yīng)器移動速度為50-120mm/min，在感應(yīng)器后方設(shè)有環(huán)形冷卻器，冷卻器對加熱完成的扭力桿產(chǎn)品噴水溶性介質(zhì)進(jìn)行連續(xù)淬火冷卻，冷卻介質(zhì)水壓為l_3MPa ；
(3)最后將淬火后的抗側(cè)滾扭力桿產(chǎn)品放入加熱爐中進(jìn)行中溫回火，回火溫度為3800C _500°C，回火后空冷得到成品。本發(fā)明所公開的一種軌道交通車輛的抗側(cè)扭力桿中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，其中軌道交通扭力桿產(chǎn)品的直徑為46mm-75mm。本發(fā)明所公開的一種軌道交通車輛的抗側(cè)扭力桿中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，其中軌道交通扭力桿產(chǎn)品的材質(zhì)為中彈彈簧鋼，優(yōu)選50CrV或52CrMoV4，抗側(cè)滾扭力桿產(chǎn)品材質(zhì)成分的質(zhì)量百分比組成為:C:0.47-0.56% ；Si:0-0.40% ；Mn:0.70-1.10% ；Cr:
0.90-1.20% ；V:0.10-0.20% ；Mo:0-0.30% ;余量為 Fe。本發(fā)明所公開的一種軌道交通車輛的抗側(cè)扭力桿中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，其中步驟(2)中感應(yīng)器與軌道交通扭力桿產(chǎn)品的間隙為1_3_，感應(yīng)器與冷卻器之間的距離為15-25mm。本發(fā)明所公開的一種軌道交通車輛的抗側(cè)扭力桿中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，其中步驟(2)中水溶性介質(zhì)為PAG有機(jī)聚合物水溶液。本發(fā)明所公開的一種軌道交通車輛的抗側(cè)扭力桿中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，其中步驟(I)中淬火機(jī)床的旋轉(zhuǎn)速度優(yōu)選為90-120rad/s。本發(fā)明所公開的一種軌道交通車輛的抗側(cè)扭力桿中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，其中步驟(2)中感應(yīng)器移動速度優(yōu)選為80-120mm/min，中頻電流頻率優(yōu)選為l_3KHz。本發(fā)明所公開的一種軌道交通車輛的抗側(cè)扭力桿中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，其中步驟(3)中，所述中溫回火環(huán)節(jié)優(yōu)選回火溫度為380-450°C。采用本發(fā)明方法熱處理后產(chǎn)品1/2R處機(jī)械性能指標(biāo)如下:
(1)抗拉強(qiáng)度≥1500 1650MPa；
(2)屈服強(qiáng)度≥1300MPa；
(3)伸長率≥6%;
(4)斷面收縮率≥30% ；
(5)沖擊功AKU5 (20°C) ≥ IOJ ；
(6)表面硬度HRC≥47 50HRC；
(7)表面到心部硬度偏差≤5HRC ；
(8)晶粒度≥7級，最聞與最低級別之差不超過3級。本發(fā)明的有益效果是:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的熱處理工藝采用中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)處理的方法，采用本發(fā)明方法熱處理后產(chǎn)品的機(jī)械性能、硬度均勻性、晶粒度均滿足技術(shù)要求，生產(chǎn)周期縮短，制造成本顯著降低。


下面結(jié)合附圖及實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖1:實施例1制備的地鐵扭力桿表面金相圖。圖2:實施例1制備的地鐵扭力桿1/2R金相圖。圖3:實施例1制備的地鐵扭力桿心部金相圖。
具體實施例方式實施例1。扭力桿化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)為:0.47%的C，0.18%的Si，0.75%的Mn，0.90%的Cr,0.21% 的 Mo,0.15% 的 V，余量為 Fe。

中頻感應(yīng)處理:地鐵扭力桿經(jīng)表面精加工(或半精加工)處理后,進(jìn)行中頻感應(yīng)處理，采用立式淬火機(jī)床，設(shè)置機(jī)床旋轉(zhuǎn)速度90rad/s，采用環(huán)形加熱感應(yīng)器進(jìn)行連續(xù)加熱，環(huán)形冷卻器連續(xù)冷卻淬火，感應(yīng)器與扭力桿之間間隙1_，移動速度80mm/min，中頻感應(yīng)電流頻率ΙΚΗζ，連續(xù)加熱冷卻的方式進(jìn)行淬火，采用PAG水溶性淬火介質(zhì)進(jìn)行冷卻，淬火冷卻介質(zhì)水壓IMPa。淬火后采用回火溫度380°C。采用以上工藝進(jìn)行中頻感應(yīng)熱處理后，扭力桿機(jī)械性能滿足技術(shù)要求，硬度均勻性、晶粒度及變形量滿足技術(shù)要求。經(jīng)檢測性能參數(shù)見下表。
賺強(qiáng)屈服強(qiáng)伸長率I麵收沖擊功《I度心部硬晶粒麵重I 度(MPa)度(MPa) (%) 縮率(％) AKU5 (J)值(HK)度(HBC) 度__
1534 1372 —"8^5—" —~44—— 104944 8.5 級 3.0mm參考附圖1-3，圖1為地鐵扭力桿表面金相圖，圖2為地鐵扭力桿1/2R金相，圖3為地鐵扭力桿心部金相金相圖，觀察發(fā)現(xiàn)，經(jīng)熱處理后，表層、1/2R、心部組織均為回火屈式體，晶粒度8.5級,滿足技術(shù)要求。實施例2。扭力桿化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)為:0.50%的C，0.38%的Si，1.00%的Mn，0.98%的Cr,0.21% 的 Mo，0% 的 V,余量為 Fe。中頻感應(yīng)處理:地鐵扭力桿經(jīng)表面精加工(或半精加工)處理后,進(jìn)行中頻感應(yīng)處理，采用立式淬火機(jī)床，設(shè)置機(jī)床旋轉(zhuǎn)速度120rad/s，采用環(huán)形加熱感應(yīng)器進(jìn)行連續(xù)加熱，環(huán)形冷卻器連續(xù)冷卻淬火,感應(yīng)器與扭力桿之間間隙2mm,移動速度100mm/min,中頻感應(yīng)電流頻率2.5KHz，連續(xù)加熱冷卻的方式進(jìn)行淬火，采用PAG水溶性淬火介質(zhì)進(jìn)行冷卻，淬火冷卻介質(zhì)水壓3MPa。淬火后采用回火溫度450°C。采用以上工藝進(jìn)行中頻感應(yīng)熱處理后，扭力桿機(jī)械性能滿足技術(shù)要求，硬度均勻性、晶粒度及變形量滿足技術(shù)要求。經(jīng)檢測性能參數(shù)見下表。
WMM.刷R強(qiáng)伸長率斷面收 Φ Λ表畫!度心部硬晶粒度變形重 (MPa) 度(！Pa) (%) Ig率( ) AKU5 (J)值(HRC)度(HRC)__
1612 1363 8.5 361350 45 8.0級 3.5mm
實施例3。 扭力桿化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)為:0.55%的C，0.20%的Si，0.90%的Mn，1.10%的Cr,0.28% 的 Mo,0.30% 的 V,余量為 Fe。中頻感應(yīng)處理:地鐵扭力桿經(jīng)表面精加工(或半精加工)處理后，進(jìn)行中頻感應(yīng)處理，采用立式淬火機(jī)床，設(shè)置機(jī)床旋轉(zhuǎn)速度120rad/s，采用環(huán)形加熱感應(yīng)器進(jìn)行連續(xù)加熱，環(huán)形冷卻器連續(xù)冷卻淬火,感應(yīng)器與扭力桿之間間隙3mm,移動速度120mm/min,中頻感應(yīng)電流頻率5KHz，連續(xù)加熱冷卻的方式進(jìn)行淬火，采用PAG水溶性淬火介質(zhì)進(jìn)行冷卻，淬火冷卻介質(zhì)水壓3MPa。淬火后采用回火溫度500°C。采用以上工藝進(jìn)行中頻感應(yīng)熱處理后，扭力桿機(jī)械性能滿足技術(shù)要求，硬度均勻性、晶粒度及變形量滿足技術(shù)要求。經(jīng)檢測性能參數(shù)見下表。
權(quán)利要求
1.一種軌道交通車輛的抗側(cè)扭力桿中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，其特征在于:所述的中頻感應(yīng)熱處理方法步驟如下: (1)首先將抗側(cè)滾扭力桿產(chǎn)品放置在立式或臥式淬火機(jī)床上，設(shè)置淬火機(jī)床的旋轉(zhuǎn)速度為 60_120rad/s ； (2)然后采用環(huán)形加熱感應(yīng)器對抗側(cè)滾扭力桿產(chǎn)品進(jìn)行連續(xù)中頻感應(yīng)加熱，設(shè)置中頻電流頻率為l-5KHz，感應(yīng)器移動速度為50-120mm/min，在感應(yīng)器后方設(shè)有環(huán)形冷卻器，冷卻器對加熱完成的扭力桿產(chǎn)品噴水溶性介質(zhì)進(jìn)行連續(xù)淬火冷卻，冷卻介質(zhì)水壓為l_3MPa ； (3)最后將淬火后的抗側(cè)滾扭力桿產(chǎn)品放入加熱爐中進(jìn)行中溫回火，回火溫度為3800C _500°C，回火后空冷得到成品。
2.如權(quán)利要求1所述的一種軌道交通車輛的抗側(cè)扭力桿中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，其特征在于:抗側(cè)滾扭力桿產(chǎn)品的直徑為46mm-75mm。
3.如權(quán)利要求1所述的一種軌道交通車輛的抗側(cè)扭力桿中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，其特征在于:抗側(cè)滾扭力桿產(chǎn)品的材質(zhì)為中碳彈簧鋼。
4.如權(quán)利要求3所述的一種軌道交通車輛的抗側(cè)扭力桿中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，其特征在于:抗側(cè)滾扭力桿產(chǎn)品材質(zhì)成分的質(zhì)量百分比組成為:C:0.47-0.56% ；Si:0-0.40% ；Mn:0.70-1.10% ；Cr:0.90-1.20% ；V:0.10-0.20% ；Mo:0-0.30% ;余量為 Fe。
5.如權(quán)利要求1所述的一種軌道交通車輛的抗側(cè)扭力桿中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，其特征在于:步驟(2)中感應(yīng)器與抗側(cè)滾扭力桿產(chǎn)品的間隙為1-3_，感應(yīng)器與冷卻器之間的距離為15_25mm。
6.如權(quán)利要求1所 述的一種軌道交通車輛的抗側(cè)扭力桿中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，其特征在于:步驟(2)中水溶性介質(zhì)為PAG有機(jī)聚合物水溶液。
7.如權(quán)利要求1所述的一種軌道交通車輛的抗側(cè)扭力桿中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，其特征在于:步驟(I)中淬火機(jī)床的旋轉(zhuǎn)速度為90-120rad/s。
8.如權(quán)利要求1所述的一種軌道交通車輛的抗側(cè)扭力桿中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，其特征在于:步驟(2)中感應(yīng)器移動速度為80-120mm/min。
9.如權(quán)利要求1所述的一種軌道交通車輛的抗側(cè)扭力桿中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，其特征在于:步驟(2)中中頻電流頻率為l-3KHz。
10.如權(quán)利要求1所述的一種軌道交通車輛的抗側(cè)扭力桿中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法，其特征在于:步驟(3)中回火溫度為380°C -450°c。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種軌道交通車輛的抗側(cè)扭力桿中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)熱處理方法,首先將扭力桿產(chǎn)品放在立式或臥式淬火機(jī)床上，淬火機(jī)床的旋轉(zhuǎn)速度為60-120rad/s，然后采用環(huán)形加熱感應(yīng)器對扭力桿產(chǎn)品進(jìn)行連續(xù)中頻感應(yīng)加熱，中頻電流頻率為1-5KHz，感應(yīng)器移動速度為50-120mm/min，在感應(yīng)器后方設(shè)有環(huán)形冷卻器，冷卻器對加熱完成的扭力桿產(chǎn)品噴水溶性介質(zhì)進(jìn)行連續(xù)淬火冷卻，冷卻介質(zhì)水壓為1-3MPa，最后將淬火后的扭力桿產(chǎn)品放入加熱爐中進(jìn)行中溫回火，回火溫度為380℃-500℃，回火后空冷得到成品。經(jīng)本發(fā)明熱處理工藝處理后的扭力桿產(chǎn)品，機(jī)械性能、硬度均勻性、晶粒度滿足技術(shù)要求，3000mm長度范圍內(nèi)變形量≤3.5mm，而無需后續(xù)的校直和去應(yīng)力處理，生產(chǎn)周期及生產(chǎn)成本顯著降低。
文檔編號C21D9/00GK103205538SQ20131016318
公開日2013年7月17日 申請日期2013年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月7日
發(fā)明者鄭業(yè)方, 姜影, 張旭東 申請人:株洲九方熱表技術(shù)有限公司