大型托輪軸感應(yīng)淬火的工藝分析

大型托輪軸的材料為40Cr鋼，重量約900-1200kg,兩端表面淬火硬度為HRC通40~45，淬硬層深度＞0.4mm.在通常情況下，高頻感應(yīng)加熱表面淬火時(shí)，一次可以加熱的零件表面，是由高頻變壓器、感應(yīng)器的效率、設(shè)備的輸出功率及零件加熱所需的單位功率決定。軸類(lèi)零件的外表面加熱淬火，當(dāng)加熱設(shè)備一定時(shí)，所能加熱的直徑與感應(yīng)器有效圈的高度有關(guān)。軸外表面連續(xù)加熱時(shí)，在瞬時(shí)加熱面積一定的情況下，加熱帶的寬度和所能加熱的軸的直徑成反比，加熱帶的寬度是由感應(yīng)有效圈的高度決定的。早期的凸輪感應(yīng)器在有效圈兩端裝上導(dǎo)磁體板與短路環(huán)，同樣具有屏蔽效果，但損耗較大，現(xiàn)在已經(jīng)被淘汰。由于托輪軸重量和尺寸較大，超過(guò)了一般淬火機(jī)床的適應(yīng)范圍，為此，將托輪軸的一端用臥式淬火機(jī)床的卡盤(pán)卡緊，中部置于新制作的托車(chē)的支承輪上，為了避免劃傷軸的表面，支承輪用黃銅制作。淬火時(shí)，支承輪可以隨工件轉(zhuǎn)動(dòng)。托車(chē)可以固定于支架的軌道上滾動(dòng)，當(dāng)托輪軸放于托車(chē)的支承輪上時(shí)，支承輪受很大的重力，因此，軸與支承輪之間也會(huì)產(chǎn)生較大的摩擦力。

托輪軸的感應(yīng)加熱表面淬火表明，適當(dāng)減小通常沿用的淬火感應(yīng)圈有效圈的高度，可以增大軸類(lèi)淬火的直徑，再對(duì)淬火機(jī)床稍作改裝，就可以在一定范圍內(nèi)解決大型軸類(lèi)的表面淬火問(wèn)題了。

車(chē)軸感應(yīng)淬火技術(shù)的發(fā)展

車(chē)軸是機(jī)車(chē)車(chē)輛中的部件之一,它直接關(guān)系到鐵道車(chē)輛行車(chē)安全。從19世紀(jì)中到20世紀(jì)初,各國(guó)對(duì)車(chē)軸的疲勞斷裂進(jìn)行了大量的研究,如科學(xué)家Ｗｈｏｌｅｒ和Ｈｏｇｅｒ用全尺寸車(chē)軸進(jìn)行車(chē)軸疲勞斷裂的研究,日本也對(duì)實(shí)物車(chē)軸進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究。對(duì)車(chē)軸疲勞強(qiáng)度和疲勞斷裂機(jī)理已研究很清楚,但鐵路車(chē)輛車(chē)軸疲勞斷裂依然存在。例如,在俄羅斯僅1993年在運(yùn)用的220～250萬(wàn)根車(chē)軸中,因疲勞裂紋而報(bào)廢的就達(dá)6800根。法國(guó)在高速鐵路系統(tǒng)的定期檢修中,將輪座磨去0.5mm深,以防止再次裂紋萌生。在日本新干線使用的所有車(chē)軸,運(yùn)行 45萬(wàn)公里后,用磁粉探傷儀進(jìn)行檢查,每年進(jìn)行磁粉探傷的車(chē)軸總數(shù)約2萬(wàn)根。隨著高速鐵路在世界各國(guó)的興起和不斷發(fā)展,對(duì)車(chē)軸的安全使用性能提出了更高的要求。車(chē)軸的感應(yīng)淬火40鋼車(chē)軸表面感應(yīng)淬火強(qiáng)化工藝研究是我國(guó)高速鐵路的發(fā)展需要,填補(bǔ)國(guó)內(nèi)在這項(xiàng)領(lǐng)域的技術(shù)空白。強(qiáng)化車(chē)軸表面,是提高車(chē)軸斷裂的重要措施。無(wú)論是法國(guó)、日本還是德國(guó)對(duì)高速運(yùn)行下的車(chē)軸都進(jìn)行了大量的研究和應(yīng)用,日本、法國(guó)均采用低碳鋼制造車(chē)軸,并進(jìn)行表面感應(yīng)淬火處理。日本新干線的使用結(jié)果表明,這種車(chē)軸經(jīng)表面感應(yīng)淬火后,克服了車(chē)軸的斷裂,確保了行車(chē)安全。車(chē)軸材料我國(guó)的機(jī)車(chē)、車(chē)輛均采用碳素鋼車(chē)軸,縱觀總體情況,應(yīng)該說(shuō)碳素鋼車(chē)軸是成熟的、可靠的。對(duì)于高速列車(chē)車(chē)軸材料是選碳素鋼還是合金鋼,我國(guó)還沒(méi)有成熟的技術(shù)。由于各國(guó)的國(guó)情不同 ,技術(shù)觀點(diǎn)不同 ,選用的車(chē)軸材料不盡相同,但都屬于低碳鋼范疇。

感應(yīng)淬火低碳鋼車(chē)軸表面采用感應(yīng)淬火是提高其疲勞壽命為經(jīng)濟(jì)而有效的方法。日本對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)的試驗(yàn)研究 ,并成功地運(yùn)用在高速鐵路上。托車(chē)可以固定于支架的軌道上滾動(dòng)，當(dāng)托輪軸放于托車(chē)的支承輪上時(shí)，支承輪受很大的重力，因此，軸與支承輪之間也會(huì)產(chǎn)生較大的摩擦力。日本新干線在這方面工作早在 1948年就開(kāi)始了 ,碳素鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后 ,再沿車(chē)軸縱向進(jìn)行表面感應(yīng)加熱淬火 ,在淬硬層內(nèi)獲得非常細(xì)的馬氏體組織 ,使其表面硬度顯著增加。

長(zhǎng)軸棒料感應(yīng)調(diào)質(zhì)處理技術(shù)要求、注意事項(xiàng)及工藝方法

長(zhǎng)軸淬火后必須達(dá)到以下三點(diǎn)要求：

1. 工件淬火后不開(kāi)裂。

2. 工件控制淬火變形(含變形數(shù)不超過(guò)預(yù)備量)。

3. 工件淬火啟硬度符合圖紙技術(shù)要求。

長(zhǎng)軸類(lèi)零件熱處理控制淬火變形韻操作注意事項(xiàng)：

1. 做好淬火前的準(zhǔn)備工作，了解圖紙的技術(shù)要求，鑒別鋼材，檢查工件表面缺陷等。

2. 固定后進(jìn)行加熱。

3. 檢查工件加熱前的變形是否大于0.2毫米。

4. 工件加熱時(shí)要緩慢升溫，一直升到組織變化溫度 。

5. 工件淬火冷卻時(shí)必須預(yù)冷淬火。

6. 工件淬火冷卻必須在靜水中進(jìn)行，不能在循環(huán)水池中進(jìn)行。

7. 細(xì)長(zhǎng)的軸淬火前先經(jīng)次預(yù)熱用500至600攝氏度，第二次預(yù)熱用600至650攝氏度完成后，零件以60攝氏度／小時(shí)再緩慢升溫到零件所要求的加熱淬火溫度。