Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
康 恩1，郭玉芳2，冯汝昌3，赵育武3，冯祥根3
(1.河南省机械设计研究院，郑州 450002；2.河南省计算中心；3.水利部郑州水工机械厂)
摘要：介绍了确定大型 42CrMo铸钢主轨(300mm宽)中频感应加热淬火及回火工艺的试验过程。通过控制设备的功率、频率、二次电压及工件的移动速度，使主轨透热层深>30mm.选用合理的淬火剂，防止了主轨的开裂和变形，使有效硬化层深达22—26mm。确定后的工艺已成功应用于长江三峡大坝及电站主轨的表面感应热处理。
关键词：主轨；感应热处理
中图分类号：TGl56.13 文献标识码：B 文章编号：0254-6051(2000)09-0036-02
1 引言
主轨是长江三峡水利枢纽工程水下底孔事故门、深孔事故门及电站进水口快速门埋件上的重要组件之一，是水下闸门启闭时滚轮行走时的轨道。这些主轨要承受滚轮由于闸门受水压而产生的巨大压力及行走时的摩擦力，总水压最高达76MN，每个滚轮作用于主轨上的重量高达500t，所以要求主轨有良好的综合力学性能和足够深的表面硬化层。根据设计要求，材质为ZG42CrMo钢，基体硬度为240--260HB，表面有效硬化层深度≥15mm，表面硬度要求 300-350HB，不允许有表层裂纹。
主轨每根长4m，截面为工字梁，硬化工作面宽300mm。因为感应加热面宽，透热层及硬化层深，不允许有淬裂和变形，其热处理难度较大。这对如何选用合适的感应加热设备和淬火冷却介质以及制定出适宜的热处理工艺提出了较高要求。经计算[1]，选用频率为150--250Hz的专用中频板式淬火机床作为加热设备，同时为使淬火后工件的硬度均匀，淬硬层深，变形小，不产生淬火裂纹，不造成环境污染，最终选用PAG类淬火剂[2]，淬火液浓度为14％。
2．试验内容及试验方法
2.1 中频感应淬火机床参数试验
(1)试验方法：用中频淬火机床加热主轨(试件)，调整中频淬火机床的电参数，测量主轨加热的温度，找出设备电参数与温度之间的对应关系。
(2)试验设备：500V／250Hz中频板式淬火机床。
2.2 主轨表面感应淬火、回火工艺试验
(1)试验方法：选用符合感应淬火前各项技术指标的主轨(包括调质硬度，探伤检测，变形量等)，通过调整中频感应加热设备的电参数、淬火机床的移动速度及淬火冷却时间来控制主轨表面感应加热的温度，透热深度及淬透深度。
(2) 试验条件：工件材质为ZG42CrMo钢，成分(质量分数)(w％)：0.43C，0.39Si，0.87Mn，1.12Cr，027Mo；调质硬度 240--260HB；超声波探伤裂纹；采用WGG2-201型光学高温计、GXW-221非接触式光纤传感测温仪和目测相结合的方法确定温度；采用 HLN-11A里氏硬度计和HB300布氏硬度计，分别测定淬火和回火后的硬度。
(3)试验工件取样方法：为了能准确反映真实工件的技术指标，采用在合格的半成品主轨上取样。经感应处理后，选有代表性部位，用线切割方法取样。试块(剖片)厚度为l5mm，经磨床磨光后进行检测。
3 试验结果与讨论
(1)中频感应淬火机床参数试验结果见表1，从中可以看出，工件感应加热时的温度与工件移动速度，感应器电压(二次电压)等参数之间有对应关系，同一温度，可以有两种以上的速度-电压组合，这有利于感应加热时对温度均匀性及透热深度的调整。 表1 中频感应加热淬火机床各参数间的关系
加热温度/℃
移动速度/mm·min-1
二次电压/V
中频功率/kW
中频频率/Hz
中频输入电压/V
850～860
100
104.1
200
210
570
850～870
100
115.3
300
225
640
860～880
150
120.5
350
230
650
530～560
100
78.2
100
180
430
560～580
150
80.2
120
190
460
600～650
150
100.3
200
193
530
(2) 主轨感应加热淬火试验主轨感应加热淬火电气参数见表2。由表2可以看出，由于工件有4m的长度，随着感应加热的进行，在工件两端和中间中频设备的频率和功率都有一定范围的波动，引起二次电压及工件加热温度的变化，这与工件加热时的变形(上拱和下弯)有关，它使得工件与感应器之间的间隙发生变化，试验证明，只要保持二次电压的稳定，即可保证淬火温度的基本稳定。 表2 主轨感应加热淬火电气参数间的关系
感应加热电压/V
中频功率/kW
中频频率/Hz
中频输电压/V
直流电压/V
直流电流/kA
加热温度/℃
工件位置
120.2
285
210
650
460
0.71
850～880
前
120.2
320
210
660
460
0.81
860～880
中
120.1
355
218
660
480
0.82
860～880
中
120.3
358
220
660
480
0.85
850～880
后
注：工件移动速度为150mm／min，透热深度为30mm。
图 1、2为主轨感应加热淬火后经线切割取样后的硬度梯度分布。由上述结果可以看出，淬硬层深度在极限硬度[3]44HRC处计算，则轨道中心有效硬化层深度为26mm，距中心50mm处有效硬化层深度为22--24mm，经探伤检测无淬火裂纹。根据文献[4]及试验证明，淬硬层越深越易引起工件的横向开裂及变形，原因是淬硬层浅表层以相变应力为主，淬硬层深超过3mm则表层可能以热应力为主。为了减小工件的开裂与变形，加热后喷淋冷却至工件表面温度约150 —200C即可，让余热产生一定的自回火，实践证明这对防止工件的开裂和变形是有效的。
(3)主轨的感应加热回火试验 主轨感应加热回火电气参数见表3。与感应加热淬火时一样，工件两端与中间的电参数有一定波动，为了使回火尽量充分，工件移动速度由淬火时的150mm／min降至100mm／min，设备的频率也在200Hz以下。
表3主轨感应加热回火电气参数间的关系
感应加热电压/V
中频功率/kW
中频频率/Hz
中频输电压/V
直流电压/V
直流电流/kA
加热温度/℃
80.6
110
192
440
320
0.42
560～580
80.6
120
190
430
330
0.42
560～580
80.2
120
189
430
350
0.41
550～580
80.1
120
189
430
300
0.40
560～580
注：工件移动速度为100mm／min，透热深度为30mm。
工件经线切割后的硬度梯度分布见图3、4。从以上结果可以看出，经感应加热淬火及回火后，主轨中心有效回火层硬度为26mm，距中心两侧50mm处有效回火层深度为18-22mm；满足设计的技术要求。感应回火时，设备频率的降低及工件移动速度的减慢，有利于充分回火，从图4中可看出回火后硬度梯度变化均匀，经探伤检测未发现裂纹，工件变形也在允许范围之内。
4 结论
(1)采用中频板式淬火机床．选用150-200Hz的频率，可使300mm宽的主轨表面透热深度>30mm。
(2)选用PAG类的水溶性淬火剂，使用浓度取14％，可使淬硬层深达到22-26mm，无裂纹，变形小。
(3) 中频感应表面加热，可通过控制电参数及工件移动速度控制，加热温度及透热深度。本工件淬火时取二次电压115-125V，工件移动速度为 150mm／min，此时加热温度为850-880℃；回火时，二次电压控制在78-82V之间，工件移动速度为100mm／min，此时工件温度为 560-580℃。
参考文献：
- [1]卿 民．热处理工艺学[M].北京：北京科普出版社，1984．
- [2]张克俭．解决淬火变形问题的新方法[J].金属热处理，1997．(6)：37-42．
- [3]钢的感应淬火或火焰淬火后有效硬化层深度的侧定[S]．中华人民共和国国家标准GB5617--1985．
- [4]韩长城，等．大截面铸铁床身中频淬火裂纹分析[J]．金属热处理，1996，(10)：39-40.
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工工業用圓鋸片、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS DIN Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end mill、disc milling cutter,Aerospace cutting tool、hss drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Compound Sharpener’Milling cutter、INDUCTORS FOR PCD’CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool. INDUCTORS FOR PCD . POWDER FORMING MACHINE ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’POWDER FORMING MACHINE’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、Staple Cutter’PCD diamond cutter specialized in grooving floors’V-Cut PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert’ PCD Diamond Tool’ Saw Blade with Indexable Insert’NAS tool、DIN or JIS tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills’end mill grinder’drill grinder’sharpener、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.
ようこそＢｅｗｉｓｅ Ｉｎｃ.の世界へお越し下さいませ、先ず御目出度たいのは新たな
情報を受け取って頂き、もっと各産業に競争力プラス展開。
弊社は専門なエンド・ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、
豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。
弊社は各領域に供給できる内容は：
（３）鎢鋼エンド・ミル設計
（４）航空エンド・ミル設計
（５）超高硬度エンド・ミル
（７）医療用品エンド・ミル設計
弊社の製品の供給調達機能は：
（４）オートメーション整備調達
弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。
Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.
BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.
BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.
No comments:
Post a Comment