伴隨著國內(nèi)基建和房地產(chǎn)行業(yè)的，國家“一帶一路”走出去的機(jī)遇，工程機(jī)械行業(yè)也迎來了較大的發(fā)展。工程機(jī)械是我國重裝工業(yè)的重要組成部分，經(jīng)常在比較惡劣的環(huán)境中承受不同的沖擊負(fù)荷，對機(jī)械的可靠性和適應(yīng)性提出了更高的要求。感應(yīng)熱處理在工程機(jī)械行業(yè)應(yīng)用相當(dāng)廣泛，本文簡要介紹了工程機(jī)械用銷軸兩種不同的中頻熱處理工藝。

1.概述

本公司是工程機(jī)械四輪一帶的專業(yè)生產(chǎn)商，銷軸是四輪一帶的重要部件，不僅需要承受一定的負(fù)荷，還需要表面一定的耐磨性。本文以171節(jié)距的銷軸(見圖1)為例，直徑為33.4mm，長度為183mm，材質(zhì)為45B。技術(shù)圖樣要求熱處理工藝可采用兩種方式：①整體調(diào)質(zhì)，然后表面進(jìn)行高頻感應(yīng)熱處理。②中頻感應(yīng)加熱后噴淋淬火，表面和心部進(jìn)行差異化硬度處理。從成本控制和生產(chǎn)效率的角度來看，第二種熱處理方法已經(jīng)成為市場的主流選擇。詳細(xì)的技術(shù)要求如下:淬火層7~15mm(臨界硬度45HRC)、表面硬度52~60HRC、心硬度252~397HBS。本公司的銷售軸熱處理均采用中頻感應(yīng)加熱噴淋淬火技術(shù)，淬火機(jī)床分為兩種，分別采用正確的冷卻和正確的溫度控制，達(dá)到銷售軸內(nèi)外硬度差異化的目的。

2.正確控制冷中頻感應(yīng)熱處理

該設(shè)備主要由自動(dòng)供給機(jī)構(gòu)、中頻感應(yīng)線圈構(gòu)成的2.8m長的加熱爐膛和3個(gè)淬火冷卻站構(gòu)成，爐膛和冷卻站之間用移動(dòng)伺服電機(jī)和伺服推桿連接。銷軸首先由自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)送料，然后進(jìn)入加熱爐膛加熱，加熱后轉(zhuǎn)移送料伺服機(jī)構(gòu)將加熱的銷軸依次送到三個(gè)淬火站，然后將相應(yīng)站的伺服推桿推入壓輥進(jìn)行噴水淬火，淬火的目的是防止彎曲變形。該設(shè)備采用步進(jìn)式生產(chǎn)方式，銷軸在爐膛內(nèi)整體加熱至完全奧氏體溫，然后進(jìn)入壓淬火站進(jìn)行噴霧冷卻，通過正確控制噴霧量和噴霧時(shí)間達(dá)到內(nèi)外差異化硬化的目的。淬火完成的工件立即裝入臺(tái)爐進(jìn)行低溫回火。

主要熱處理工藝參數(shù)如表1所示。該技術(shù)采用較低的電源頻率提高渦流滲透深度，在爐膛保溫一段時(shí)間，將整個(gè)工件加熱到Ac3以上，控制噴液冷卻。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn):①采用三個(gè)站點(diǎn)冷卻，生產(chǎn)效率高。②過程控制比較穩(wěn)定。缺點(diǎn):①該冷卻方式不能保證軸整體各部分同時(shí)均勻冷卻，變形過大，必須通過壓淬保證直線度。②增加3個(gè)淬火站和送料裝置，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備故障率高，維護(hù)費(fèi)用高。

3.正確的溫度控制中頻感應(yīng)熱處理

該設(shè)備主要由自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)、兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的傳輸輥和在線感應(yīng)回爐組成。傳輸輥內(nèi)從前到后依次布置預(yù)熱感應(yīng)器、加熱感應(yīng)器和環(huán)形噴水器。預(yù)熱傳感器和加熱傳感器通用的是8mm×12mm的矩形銅管制成的內(nèi)徑為43mm的兩圈線圈。工件由自動(dòng)上料裝置進(jìn)行上料，傳送鏈將工件送入傳輸輥，工件在傳輸輥內(nèi)依次經(jīng)過預(yù)熱感應(yīng)器和加熱感應(yīng)器完成加熱，然后直接經(jīng)過環(huán)形噴水器進(jìn)行噴液冷卻，最后經(jīng)由在線回火爐完成回火。該設(shè)備采用邊加熱邊冷卻的生產(chǎn)方式，連續(xù)生產(chǎn)，與步進(jìn)生產(chǎn)不同，需要連續(xù)噴水冷卻，噴水時(shí)間不能隨時(shí)啟動(dòng)停止，工件直徑小，僅調(diào)節(jié)噴水量就難以控制工件內(nèi)外的冷卻速度，只能通過控制加熱來保證內(nèi)外的差異化硬化處理。

主要熱處理工藝參數(shù)如表2所示。該技術(shù)的預(yù)熱采用較低的電源頻率提高渦流的滲透深度，加熱采用稍高于預(yù)熱的頻率使工件表面迅速達(dá)到奧氏體溫，心部仍在Ac1~Ac3區(qū)間內(nèi)，通過環(huán)形噴水器的噴水冷卻。此工藝優(yōu)點(diǎn)：①設(shè)備結(jié)構(gòu)較為簡單，維護(hù)保養(yǎng)成本低。②由于工件心部不需加熱至完全奧氏體化，淬火后直接使用在線回火，能有效地降低能耗，節(jié)能減排效果較為突出。③采用環(huán)形噴水機(jī)，工件徑向冷卻均勻，熱變形小，直線度好，無需壓淬。缺點(diǎn)是加熱時(shí)間必須正確控制，Ac1~Ac3溫度區(qū)間狹窄，稍有不慎就會(huì)完全體化奧氏體。

4.檢查分析

(1)硬度和淬火層的結(jié)果如表3所示。（2）金相組織如圖2～圖5所示通過檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，兩種工藝的硬度都符合技術(shù)要求，近表面淬勻的淬硬層，調(diào)整了頂尖的擺差；另外恢復(fù)了電源在連桿頸上、下止點(diǎn)的功率分配功能，也解決了連桿頸上止點(diǎn)處斜油孔出現(xiàn)淬火裂紋的問題。（3）通過疲勞試驗(yàn)得知.經(jīng)過圓角強(qiáng)化的曲軸，相對圓角不強(qiáng)化的曲軸，疲勞強(qiáng)度大幅提高，其提高程度與圓角處的淬硬層深度和表面質(zhì)量密切相關(guān)。根據(jù)生存率為99.9%的扭矩疲勞極限M-1，是圓角不淬火的2.1倍，延長曲軸和柴油機(jī)的壽命，防止曲軸斷裂，發(fā)揮決定性的作用。