超大模數(shù)重載齒條的中頻感應(yīng)淬火工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉超大模數(shù)齒條的熱處理，尤其是一種超大模數(shù)重載齒條的中頻感應(yīng)淬火工藝，感應(yīng)器為形狀與齒條的齒槽斷面形狀相適配的仿形感應(yīng)器，包括如下步驟：A、將齒條放置在中頻感應(yīng)淬火機床上；B、通過感應(yīng)器對齒條齒槽的齒面和齒根同時進行加熱；C、風冷，冷卻速率大于臨界冷卻速率，風冷后齒條加熱區(qū)表面溫度位于馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)；D、在齒條加熱區(qū)表層的淬硬層深度范圍內(nèi)的溫度梯度穩(wěn)定后，實施液冷，完成組織轉(zhuǎn)變，液冷的冷卻速率大于臨界冷卻速率。該工藝能夠保證齒條獲得較高硬度和較深硬化層，同時有效改善齒根處的應(yīng)力狀態(tài)，避免齒根開裂及延遲開裂，適用于超大模數(shù)齒條的淬火，尤其是鑄件超大模數(shù)齒條。
【專利說明】超大模數(shù)重載齒條的中頻感應(yīng)淬火工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉超大模數(shù)齒條的熱處理，尤其是一種超大模數(shù)重載齒條的中頻感應(yīng)淬火工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]齒輪、齒條機構(gòu)是重要的傳動部件，也是常用的長距離驅(qū)動方式，與帶、鏈、摩擦、液壓、絲桿等其他機械傳動形式相比，具有傳動精度和效率高、傳動平穩(wěn)、承載能力強、功率范圍大、可靠性好、可無限長度對接延續(xù)、結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、使用壽命長等優(yōu)點，被廣泛運用于機械、航空、儀表等行業(yè)，成為各類機械不可或缺的傳動部件，在現(xiàn)代機械制造行業(yè)中占有重要的地位。其中，齒條作為重要的基礎(chǔ)部件，其質(zhì)量、性能、壽命直接影響到整機的技術(shù)經(jīng)濟指標。
[0003]隨著各類大型機械提升設(shè)備的大量應(yīng)用，對齒條的需求日益增加。目前齒條的生產(chǎn)，正朝著大模數(shù)、超長長度兩個方向發(fā)展，尤其是模數(shù)在50mm < m < 150mm的超大模數(shù)重載齒輪齒條機構(gòu)，常用于一些大型、超大型設(shè)備的升降系統(tǒng)，如用于海上石油開采的自升式海洋平臺升降系統(tǒng)、齒輪齒條爬升式垂直升船機承船廂的升降驅(qū)動裝置。
[0004]超大模數(shù)齒輪齒條的制造屬于極限加工，技術(shù)含量高，尤其是超大模數(shù)齒條的淬火工藝更是整個系統(tǒng)制造中的瓶頸問題。對于大模數(shù)重載齒條，為保證其強的耐磨性，通常要求較高的硬度，同時要求較深的硬化層，若硬化層較淺，則齒條在工作負荷較重時，由于過渡區(qū)有較大的淬火殘留拉應(yīng)力，此應(yīng)力與工作中的接觸應(yīng)力相疊加，會使過渡區(qū)產(chǎn)生疲勞裂紋并擴展到齒面，極易導致硬化層易從過渡區(qū)剝落；其次，為增強齒的抗彎強度，要求淬硬層沿齒面、齒根連續(xù)分布，若淬硬層終止于齒根，則齒條工作時，由于齒根處為過渡區(qū)組織，其淬火殘留應(yīng)力是拉應(yīng)力，此應(yīng)力與工作中形成的拉應(yīng)力相疊加，極易使齒根產(chǎn)生裂紋。以某3000噸級升船機齒條為例，由于其形狀、結(jié)構(gòu)的特點，只能采用鑄件；同時，要求齒條耐磨、高強、高韌性，淬硬層深`度要求達到> 5mm、表面硬度要求> HV520，且需要在淬火時控制變形。
[0005]但當前，常規(guī)的超大模數(shù)齒條的熱處理工藝，主要有兩種:一、主要適用于對表面硬度無特別高要求的情況，整體調(diào)質(zhì)熱處理，且調(diào)質(zhì)處理即為最終熱處理；二、主要適用于對淬硬層深度無特別高要求的情況，采用鍛件，在預(yù)備熱處理后進行表面淬火或滲碳淬火處理，淬硬層深度一般僅為3~4mm左右。因此，現(xiàn)有的常規(guī)熱處理工藝均不能滿足對大模數(shù)重載齒條性能的要求。
[0006]為了解決上述問題，上海重型機器廠有限公司進行了相關(guān)研究，并在2011年第13期的《金屬加工(熱加工)》上發(fā)表了題為《大型齒條中頻感應(yīng)淬火試驗及質(zhì)量分析》的論文。文中，齒條為鑄件，采用G42CrMo4合金鋼制成；其熱處理工藝包括:A、調(diào)制處理，調(diào)制淬火采用浸油冷卻、采用單齒沿齒廓連續(xù)淬火法對齒條的齒面和齒根同時進行表面淬火，冷卻方式為噴水器噴射，冷卻介質(zhì)為聚合物水溶液；C、低溫回火。根據(jù)文中的檢測，其齒面硬度約為600HV、有效淬硬層深度約為7mm，齒根硬度約為540HV、有效淬硬層深度約為5mm。[0007]但 申請人:發(fā)現(xiàn)，上述論文中的淬火工藝，雖然能夠滿足大模數(shù)重載齒條對硬度、淬硬層深度及淬硬層沿齒面、齒根連續(xù)分布的要求，但其采用噴射冷卻液的快速冷卻方式，無法消除齒條齒根處潛在的不利殘余應(yīng)力對產(chǎn)品使用產(chǎn)生的不利影響，容易產(chǎn)生淬火裂紋和變形，即使產(chǎn)品未發(fā)現(xiàn)開裂，在使用中也極易由于延遲裂紋而影響整機使用。因此，急待開發(fā)新的工藝以滿足對大模數(shù)重載齒條性能的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種超大模數(shù)重載齒條的中頻感應(yīng)淬火工藝，該工藝能夠保證齒條獲得較高硬度和較深硬化層，并有效改善齒根處的應(yīng)力狀態(tài)，避免齒根處殘余應(yīng)力可能導致的淬火開裂及延遲開裂。
[0009]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0010]超大模數(shù)重載齒條的中頻感應(yīng)淬火工藝，所采用中頻感應(yīng)淬火機床的感應(yīng)器為形狀與齒條的齒槽斷面形狀相適配的仿形感應(yīng)器，包括如下步驟:
[0011]A、將齒條放置在中頻感應(yīng)淬火機床上；
[0012]B、通過感應(yīng)器對齒條齒槽的齒面和齒根同時進行加熱，齒條加熱區(qū)在完成加熱后，在齒條加熱區(qū)表層的淬硬層深度范圍內(nèi)均達到淬火溫度；
[0013]C、對齒條完成加熱的加熱區(qū)實施風冷，風冷的冷卻速率大于臨界冷卻速率，且風冷后齒條加熱區(qū)表面溫度位于馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度和馬氏體終止轉(zhuǎn)變溫度之間；
[0014]D、在齒條完成風冷后，且經(jīng)熱傳導作用，在齒條加熱區(qū)表層的淬硬層深度范圍內(nèi)的溫度梯度穩(wěn)定后，對加熱區(qū)實施液冷，完成組織轉(zhuǎn)變，液冷的冷卻速率大于臨界冷卻速率。
[0015]進一步的，在所述步驟B中，采用連續(xù)感應(yīng)加熱法，感應(yīng)器沿齒寬方向運動實施連續(xù)感應(yīng)加熱。
[0016]進一步的，在所述步驟B中，采用單齒連續(xù)感應(yīng)加熱，每次僅對齒條的單條齒槽進行加熱，對齒條的各齒槽分別重復(fù)步驟B完成整個齒條的加熱。
[0017]進一步的，所述中頻感應(yīng)淬火機床設(shè)置有與感應(yīng)器相鄰并隨動的噴淋冷卻裝置；在所述步驟C中，向噴淋冷卻裝置通氣，隨感應(yīng)器沿齒寬方向的運動對齒條加熱區(qū)實施連續(xù)風冷；在所述步驟D中，向噴淋冷卻裝置通入冷卻液，隨感應(yīng)器沿齒寬方向的運動對齒條加熱區(qū)實施連續(xù)液冷；對齒條的各齒槽分別重復(fù)步驟B、步驟C和步驟D完成整個齒條的表面淬火。
[0018]作為一種優(yōu)選，所述噴淋冷卻裝置位于感應(yīng)器的下方，在所述步驟A中，在放置齒條時，齒條的齒寬方向垂直于水平方向，在步驟B、步驟C和步驟D中，感應(yīng)器均沿齒寬方向由下至上運動。
[0019]作為一種優(yōu)選，在經(jīng)感應(yīng)器實施加熱的同時向噴淋冷卻裝置通氣，隨感應(yīng)器的運動，同步完成步驟B和步驟C ;在完成加熱和風冷后，關(guān)閉感應(yīng)器并停止向噴淋冷卻裝置通氣，然后向噴淋冷卻裝置通入冷卻液，隨感應(yīng)器的運動完成步驟D。
[0020]進一步的，將兩件齒條背靠背的連接在一起，使兩件齒條構(gòu)成一個整體，且兩件齒條的齒對稱分布于兩側(cè)；在步驟A中將連接在一起的兩件齒條放置在中頻感應(yīng)淬火機床上，在步驟A的后續(xù)步驟中對連接在一起的兩件齒條的對應(yīng)齒槽進行同步處理。[0021]作為一種優(yōu)選，所述齒條采用CrNiMo鑄鋼材料制成。最優(yōu)的，所述齒條采用G35CrNiMo6-6材料制成；步驟B中，要求加熱后，在齒條加熱區(qū)淬硬層深度處的溫度為750~950°C ;在步驟C中，風冷后齒條表面的溫度為200~400°C。作為一種優(yōu)選，在所述步驟C中，向噴淋冷卻裝置通入壓縮空氣；在所述步驟D中，向噴淋冷卻裝置通入水基淬火介質(zhì)。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的淬火工藝，通過空冷加液冷的分步冷卻方式，使得最終淬火后淬硬區(qū)內(nèi)熱應(yīng)力和組織應(yīng)力的綜合作用效果表現(xiàn)為壓應(yīng)力，從而能夠保證齒條獲得較高硬度和較深硬化層，同時有效改善齒根處的應(yīng)力狀態(tài)，避免齒根處殘余應(yīng)力可能導致的淬火開裂及延遲開裂，滿足齒條的使用性能。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0024]本發(fā)明的超大模數(shù)重載齒條的中頻感應(yīng)淬火工藝，所采用中頻感應(yīng)淬火機床的感應(yīng)器為形狀與齒條的齒槽斷面形狀相適配的仿形感應(yīng)器，包括如下步驟:
[0025]A、將齒條放置在中頻感應(yīng)淬火機床上；
[0026]B、通過感應(yīng)器對齒條齒槽的齒面和齒根同時進行加熱，齒條加熱區(qū)在完成加熱后，在齒條加熱區(qū)表層的淬硬層深度范圍內(nèi)均達到淬火溫度；
[0027]C、對齒條完成加熱的加熱區(qū)實施風冷，風冷的冷卻速率大于臨界冷卻速率，且風冷后齒條加熱區(qū)表面溫度位于馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度和馬氏體終止轉(zhuǎn)變溫度之間；
[0028]D、在齒條完成風冷后，且經(jīng)熱傳導作用，在齒條加熱區(qū)表層的淬硬層深度范圍內(nèi)的溫度梯度穩(wěn)定后，對加熱區(qū)實施液冷，完成組織轉(zhuǎn)變，液冷的冷卻速率大于臨界冷卻速`率。
[0029]為保證超大模數(shù)重載齒條的淬硬層深度，本發(fā)明的工藝同樣采用中頻感應(yīng)表面淬火，淬火前的調(diào)制處理和淬火后的低溫回火采用現(xiàn)有工藝進行。但與現(xiàn)有中頻感應(yīng)表面淬火相區(qū)別的，本發(fā)明的中頻感應(yīng)表面淬火采用先風冷再液冷的分步冷卻方式。上述臨界冷卻速率、淬火溫度以及奧氏體轉(zhuǎn)變臨界溫度、馬氏體轉(zhuǎn)變開始和終止溫度等按鋼種根據(jù)相關(guān)手冊，如《熱處理手冊》、相關(guān)標準等進行查詢和設(shè)定；中頻感應(yīng)淬火的電參數(shù)根據(jù)淬火溫度、淬硬層深度要求結(jié)合設(shè)備相關(guān)資料進行設(shè)定。
[0030]本發(fā)明淬火工藝的分步冷卻方式，首先通過風冷對齒條加熱區(qū)進行冷卻，通過風冷快速降低齒條加熱區(qū)表面溫度，風冷后齒條加熱區(qū)表面溫度位于馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度和馬氏體終止轉(zhuǎn)變溫度之間，表面風冷及風冷期間和之后的基體熱傳導可以將淬火區(qū)域溫度降低，在齒條加熱區(qū)表層的淬硬層深度范圍內(nèi)的溫度梯度穩(wěn)定后，使得風冷后齒條加熱區(qū)表層的淬硬層深度范圍內(nèi)溫度均在馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度附近，通過緩和冷卻過程，有效減少熱應(yīng)力的作用；然后，通過液冷快速冷卻，快速通過亞穩(wěn)定奧氏體區(qū)，完成馬氏體轉(zhuǎn)變。通過空冷加液冷的分步冷卻方式，使得最終淬火后淬硬區(qū)內(nèi)熱應(yīng)力和組織應(yīng)力的綜合作用效果表現(xiàn)為壓應(yīng)力，從而能夠保證齒條獲得較高硬度和較深硬化層，同時有效改善齒根處的應(yīng)力狀態(tài)，避免齒根處殘余應(yīng)力可能導致的淬火開裂及延遲開裂，滿足齒條的使用性能。上述加熱區(qū)，即齒條與感應(yīng)器相對的區(qū)域；所述齒條加熱區(qū)表層的淬硬層深度范圍內(nèi)的溫度梯度穩(wěn)定，可通過齒條加熱區(qū)表面的溫度變化進行判斷，風冷后表面溫度在熱傳導作用下上升，待上升趨勢終止時即可判定溫度梯度穩(wěn)定。
[0031]本發(fā)明的淬火工藝，可以采用連續(xù)感應(yīng)加熱法，也可以采用同時感應(yīng)加熱法。其中，同時感應(yīng)加熱法，即工件需要淬硬的區(qū)域整個被感應(yīng)器包圍，通電加熱到淬火溫度后實施冷卻淬火；連續(xù)感應(yīng)加熱法，即工件與感應(yīng)器相對移動，使加熱連續(xù)不斷地進行。但超大模數(shù)齒條，即使分段制作，其體量也較大，因此，最好的，在所述步驟B中，采用連續(xù)感應(yīng)加熱法，感應(yīng)器沿齒寬方向運動實施連續(xù)感應(yīng)加熱。進一步的，在所述步驟B中，采用單齒連續(xù)感應(yīng)加熱，每次僅對齒條的單條齒槽進行加熱，對齒條的各齒槽分別重復(fù)步驟B完成整個齒條的加熱。
[0032]同樣的，加熱后的冷卻，可采用與感應(yīng)器相鄰并隨動的噴淋冷卻裝置實施噴淋冷卻，也可以采用將工件浸進淬火槽中進行冷卻。如:在放置齒條時，齒條的齒寬方向平行于水平方向，感應(yīng)器對齒條的各齒槽由下至上分別加熱；每完成一個齒槽的加熱后，首先通過鼓風裝置對該齒條進行風冷，然后齒條下移將該齒槽浸入淬火槽的冷卻介質(zhì)中。
[0033]但采用連續(xù)感應(yīng)加熱法時，浸進淬火槽的冷卻方式，可能導致齒槽各處的最終淬火性能不一致。因此，與連續(xù)感應(yīng)加熱法相適應(yīng)的，所述中頻感應(yīng)淬火機床設(shè)置有與感應(yīng)器相鄰并隨動的噴淋冷卻裝置；在所述步驟C中，向噴淋冷卻裝置通氣，隨感應(yīng)器沿齒寬方向的運動對齒條加熱區(qū)實施連續(xù)風冷；在所述步驟D中，向噴淋冷卻裝置通入冷卻液，隨感應(yīng)器沿齒寬方向的運動對齒條加熱區(qū)實施連續(xù)液冷；對齒條的各齒槽分別重復(fù)步驟B、步驟C和步驟D完成整個齒條的表面淬火。
[0034]為了進一步保證齒槽各處最終淬火性能的一致，在步驟B、步驟C和步驟D中，感應(yīng)器運動一致，同時，為了避免冷卻液對相鄰齒槽及相鄰加熱區(qū)的影響，保證淬火性能和處理效率，最好的，所述噴淋冷卻裝置位于感應(yīng)器的下方，在所述步驟A中，在放置齒條時，齒條的齒寬方向垂直于水平方向，在步驟B、步驟C和步驟D中，感應(yīng)器均沿齒寬方向由下至上運動。
[0035]為了進一步提高淬火性能，縮短加熱和冷卻之間的時間間隔，并提高處理效率，在經(jīng)感應(yīng)器實施加熱的同時向噴淋冷卻裝置通氣，隨感應(yīng)器的運動，同步完成步驟B和步驟C ;在完成加熱和風冷后，關(guān)閉感應(yīng)器并停止向噴淋冷卻裝置通氣，然后向噴淋冷卻裝置通入冷卻液，隨感應(yīng)器的運動完成步驟D。
[0036]進一步的，將兩件齒條背靠背的連接在一起，使兩件齒條構(gòu)成一個整體，且兩件齒條的齒對稱分布于兩側(cè)；在步驟A中將連接在一起的兩件齒條放置在中頻感應(yīng)淬火機床上，在步驟A的后續(xù)步驟中對連接在一起的兩件齒條的對應(yīng)齒槽進行同步處理。由于兩件齒條在淬火過程中的變形方向相反，因此能互為反力，能有效避免了齒條的變形，保證淬火后齒條的形狀和尺寸精度。為了方便連接，最好采用連接工裝將兩齒條背靠背的連接在一起，連接工裝的形式可以是任意的。
[0037]有關(guān)齒條制備材料的選擇，可在現(xiàn)有各種用于制備超大模數(shù)齒條的鋼種中，結(jié)合設(shè)備要求、坯料的成型工藝要求、鋼種的CCT曲線及風冷的冷卻能力進行選擇，其選擇應(yīng)當滿足淬火的必要條件:加熱溫度在奧氏體臨界點以上，獲得奧氏體；冷卻速率大于臨界冷卻速率，也即保證其在冷卻過程中不會碰到其CCT曲線的鼻尖，進而獲得馬氏體或貝氏體。
[0038]最好的，所述齒條采用CrNiMo鑄鋼材料制成。其中，Ni的晶格常數(shù)與Y-鐵相近，可成連續(xù)固溶體，有利于提高鋼的淬硬性，降低臨界點并增加奧氏體的穩(wěn)定性，降低淬火溫度，提高淬透性，同Cr、W或Cr、Mo結(jié)合的時候,淬透性尤可增高；Cr是中等碳化物形成元素，在所有各種碳化物中，鉻碳化物是最細小的一種，它可均勻地分布在鋼體積中，使其具有高的強度、硬度、屈服點和高的耐磨性，同時Cr能降低淬火時的臨界冷卻速度，有助于馬氏體形成并提高馬氏體的穩(wěn)定性，提高淬透性，降低淬火變形；Mo與Cr、Ni結(jié)合可大大提高淬透性，細化晶粒，提高韌性。其次，CrNiMo鑄鋼耐腐蝕性，能適應(yīng)于超大模數(shù)重載齒條的使用環(huán)境。
[0039]作為一種優(yōu)選，齒條采用G35CrNiMo6-6材料制成。G35CrNiMo6_6為鑄鋼材料，根據(jù)DIN EN 10293-2005鑄鋼件材質(zhì)標準，其成分百分比為:C 0.32%~0.38%、Si ( 0.60%、Mn 0.60% ~1.00%、P ≤0.025%、S ≤ 0.020%、Cr 1.40% ~1.70%、Mo 0.15% ~0.35%、Ni
1.40%~1.70%。G35CrNiMo6-6材料，由于鉻、鎳含量顯著增加，亞穩(wěn)定奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變速度減慢，即使采用較慢的冷卻速度也不會碰到其CCT曲線的鼻尖，也即在較慢的冷卻速度下也能完全轉(zhuǎn)變成馬氏體，能方便風冷加液冷分步冷卻方式的實現(xiàn)。為了進一步提高表面淬火硬度，提高鋼材的冶金質(zhì)量，降低氣體含量，以減少非金屬夾雜，防止各種鑄件缺陷對淬火的影響，最好控制碳含量在0.34~0.37%、氫含量達到2ppm以下、氧含量達到25ppm以下、氮含量達到IOOppm以下。
[0040]對于G35CrNiMo6_6材料制成的齒條，步驟B中，要求加熱后，在齒條加熱區(qū)淬硬層深度處的溫度為750~950°C;在步驟C中，風冷后齒條表面的溫度為200~400°C。感應(yīng)加熱為內(nèi)熱源，表面溫度波動大，也無法對齒條內(nèi)部溫度實施監(jiān)控，因此，在實施前，應(yīng)當結(jié)合設(shè)備資料，通過實驗確定具體采用的中頻感應(yīng)淬火機床的參數(shù)同加熱區(qū)淬硬層深度處溫度的關(guān)系。風冷后齒條表面溫度在200~400°C之間，剛好在G35CrNiMo6-6材料的馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi)，也即溫度位于馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度和馬氏體終止轉(zhuǎn)變溫度之間，此后再采用液冷，對齒條進行快速冷卻，使齒條完成馬氏體轉(zhuǎn)變。若風冷后齒條表面的溫度小于200°C，表層已經(jīng)完成馬氏體轉(zhuǎn)變， 工件的內(nèi)部潛熱釋放，使齒條表面溫度提高，最終得到的組織可能為非完全馬氏體組織，從而影響齒條淬硬層深度及性能；空冷后齒條表面的溫度大于400°C，齒條內(nèi)外溫度梯度小，不利于應(yīng)力狀態(tài)的改善。空冷參數(shù)的設(shè)定，綜合冷卻速率要求及感應(yīng)器移動速度進行設(shè)定。由于感應(yīng)加熱為內(nèi)熱源加熱，且受空冷氣流波動、內(nèi)部傳熱等因素影響，表面溫度波動加大，因此，空冷后的表面溫度僅要求控制在200~400°C范圍內(nèi)即可，不要求對其實施精確控制。
[0041]風冷的氣體可以采用氮氣、惰性氣體等，只需保證其冷卻效果即可。為了降低成本，最好的，采用空氣，也即在所述步驟C中，向噴淋冷卻裝置通入壓縮空氣。所述步驟D中的冷卻液可以采用任意現(xiàn)有的液體淬火介質(zhì)，但應(yīng)當滿足淬火冷速要求，避免碰到CCT曲線的鼻尖，保證最終獲得的淬火組織。其中最好的，在所述步驟D中，向噴淋冷卻裝置通入水基淬火介質(zhì)。水基淬火介質(zhì)，是由一種液態(tài)的有機聚合物和腐蝕抑制劑組成的水溶性溶液，有聚乙烯醇水溶液和三硝水溶液等，冷卻能力介于水和油之間。當工件淬入水基淬火介質(zhì)時，工件表面形成一層蒸汽膜和一層凝膠薄膜，兩層膜使加熱工件冷卻；進入沸騰階段后，薄膜破裂，工件冷卻加快，當達到低溫時，聚乙烯醇凝膠膜復(fù)又形成，工件冷卻速度又下降，所以這種溶液在高、低溫區(qū)冷卻能力低，在中溫區(qū)冷卻能力高，能有效改善殘余應(yīng)力分布。
[0042]實施例[0043]在某廠根據(jù)本發(fā)明的淬火工藝設(shè)計進行了工程試驗，試樣齒條均為鑄件，采用G35CrNiMo6_6材料制成，齒條模數(shù)66.667mm、齒高141mm、齒寬810mm、每件齒條含24個齒，要求淬硬層深度> 5mm、表面硬度> HV520。在淬火之前，按現(xiàn)有工藝根據(jù)DIN EN10293-2005鑄鋼件材質(zhì)標準進行調(diào)質(zhì)。
[0044]淬火前，將兩件齒條經(jīng)連接工裝背靠背的連接在一起，使兩件齒條構(gòu)成一個整體，且兩件齒條的齒對稱分布于兩側(cè)，連接工裝采用本 申請人:的專利號為ZL 201120545825.3、發(fā)明名稱為超大模數(shù)齒條表淬防變形工裝的實用新型專利所述的工裝。
[0045]在實施前，按淬硬層深度要求結(jié)合淬火溫度要求和設(shè)備資料，通過實驗確定具體采用的中頻感應(yīng)淬火機床的參數(shù)，試驗方法采用鉆孔法，在距離齒面和齒根5mm處焊接熱電偶進行溫度檢測。由于感應(yīng)加熱時，當溫度超過居里溫度后，導磁率減小，感應(yīng)電流透入深度、加熱速度隨之變化，因此在整個齒條的加熱過程中，參數(shù)為動態(tài)的，而非定值。參數(shù)設(shè)定，具體如下表1所示，各實施例的溫度通過運動速度按比例調(diào)節(jié)。
[0046]表1、中頻感應(yīng)淬火機床的參數(shù)
[0047]
【權(quán)利要求】
1.超大模數(shù)重載齒條的中頻感應(yīng)淬火工藝，所采用中頻感應(yīng)淬火機床的感應(yīng)器為形狀與齒條的齒槽斷面形狀相適配的仿形感應(yīng)器，包括如下步驟: A、將齒條放置在中頻感應(yīng)淬火機床上； B、通過感應(yīng)器對齒條齒槽的齒面和齒根同時進行加熱，齒條加熱區(qū)在完成加熱后，在齒條加熱區(qū)表層的淬硬層深度范圍內(nèi)均達到淬火溫度； C、對齒條完成加熱的加熱區(qū)實施風冷，風冷的冷卻速率大于臨界冷卻速率，且風冷后齒條加熱區(qū)表面溫度位于馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度和馬氏體終止轉(zhuǎn)變溫度之間； D、在齒條完成風冷后，且經(jīng)熱傳導作用，在齒條加熱區(qū)表層的淬硬層深度范圍內(nèi)的溫度梯度穩(wěn)定后，對加熱區(qū)實施液冷，完成組織轉(zhuǎn)變，液冷的冷卻速率大于臨界冷卻速率。
2.如權(quán)利要求1所述的超大模數(shù)重載齒條的中頻感應(yīng)淬火工藝，其特征在于:在所述步驟B中，采用連續(xù)感應(yīng)加熱法，感應(yīng)器沿齒寬方向運動實施連續(xù)感應(yīng)加熱。
3.如權(quán)利要求2所述的超大模數(shù)重載齒條的中頻感應(yīng)淬火工藝，其特征在于:在所述步驟B中，采用單齒連續(xù)感應(yīng)加熱，每次僅對齒條的單條齒槽進行加熱，對齒條的各齒槽分別重復(fù)步驟B完成整個齒條的加熱。
4.如權(quán)利要求3所述的超大模數(shù)重載齒條的中頻感應(yīng)淬火工藝，其特征在于:所述中頻感應(yīng)淬火機床設(shè)置有與感應(yīng)器相鄰并隨動的噴淋冷卻裝置；在所述步驟C中，向噴淋冷卻裝置通氣，隨感應(yīng)器沿齒寬方向的運動對齒條加熱區(qū)實施連續(xù)風冷；在所述步驟D中，向噴淋冷卻裝置通入冷卻液，隨感應(yīng)器沿齒寬方向的運動對齒條加熱區(qū)實施連續(xù)液冷；對齒條的各齒槽分別重復(fù)步驟B、步驟C和步驟D完成整個齒條的表面淬火。
5.如權(quán)利要求4所述的`超大模數(shù)重載齒條的中頻感應(yīng)淬火工藝，其特征在于:所述噴淋冷卻裝置位于感應(yīng)器的下方，在所述步驟A中，在放置齒條時，齒條的齒寬方向垂直于水平方向，在步驟B、步驟C和步驟D中，感應(yīng)器均沿齒寬方向由下至上運動。
6.如權(quán)利要求4所述的超大模數(shù)重載齒條的中頻感應(yīng)淬火工藝，其特征在于:在經(jīng)感應(yīng)器實施加熱的同時向噴淋冷卻裝置通氣，隨感應(yīng)器的運動，同步完成步驟B和步驟C ;在完成加熱和風冷后，關(guān)閉感應(yīng)器并停止向噴淋冷卻裝置通氣，然后向噴淋冷卻裝置通入冷卻液，隨感應(yīng)器的運動完成步驟D。
7.如權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的超大模數(shù)重載齒條的中頻感應(yīng)淬火工藝，其特征在于:將兩件齒條背靠背的連接在一起，使兩件齒條構(gòu)成一個整體，且兩件齒條的齒對稱分布于兩側(cè)；在步驟A中將連接在一起的兩件齒條放直在中頻感應(yīng)洋火機床上，在步驟A的后續(xù)步驟中對連接在一起的兩件齒條的對應(yīng)齒槽進行同步處理。
8.如權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的超大模數(shù)重載齒條的中頻感應(yīng)淬火工藝，其特征在于:所述齒條采用CrNiMo鑄鋼材料制成。
9.如權(quán)利要求8所述的超大模數(shù)重載齒條的中頻感應(yīng)淬火工藝，其特征在于:所述齒條采用G35CrNiMo6-6材料制成；步驟B中，要求加熱后，在齒條加熱區(qū)淬硬層深度處的溫度為750~950°C ;在步驟C中，風冷后齒條表面的溫度為200~400°C。
10.如權(quán)利要求9所述的超大模數(shù)重載齒條的中頻感應(yīng)淬火工藝，其特征在于:在所述步驟C中，向噴淋冷卻裝置通入壓縮空氣；在所述步驟D中，向噴淋冷卻裝置通入水基淬火介質(zhì)。
【文檔編號】C21D9/32GK103627880SQ201310693560
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】史蘇存, 劉繼全, 陶鳳云, 魏新強 申請人:二重集團（德陽）重型裝備股份有限公司