链接轴采用高频淬火机进行热处理产生的缺陷分析及其预防措施

链接轴是拖拉机离合器的重要零部件,在工作过程中要承受巨大的摩擦力,为了满足其工作性能的需求,我们通常用高频淬火机对连接轴进行淬火热处理。但是,在执行热处理工艺的过程中,受多方面因素的影响,会产生一些淬火缺陷。今天,小编就给大家讲一下其淬火缺陷。

链接轴是拖拉机离合器的重要零部件,材料为40CR钢。工件长度为420mm,最大外径是40mm,外花键的模数m=2mm,齿数=19,最大内径为直径27mm,工件加工工艺流程为:下料→粗加工→调质→精加工→高频感应加热淬火→热矫正→去应力→磨外缘→检验→检验→成品。热处理技术要求为,调质硬度25-30HRC,表面淬火硬度≥50HRC,淬硬层厚度为0.8-1.2mm,生产中发现,40cr钢链接轴用高频淬火机热处理后,经常出现塑性变形大和硬度不均匀缺陷,使离合器装配困难,严重造成工件失效,工件寿命低,平均使用寿命仅300h。

检验分析连接轴高频感应加热淬火后缺陷发现,主要缺陷为以下两方面:

1)变形超差。链接轴壁厚薄厚不均匀,而不为加热不均,使热应力大小和分布不均匀,工件各区域热胀冷缩不一致,淬火后出现s形变形,变形值达1.5-2.0mm.

2)硬度不均。工件高频感应淬火后两端硬度低,约为35-38HRC,低于要求指标很多;工件中间段硬度达到50HRC,符合要求。由于工件淬火后硬度明显偏低,造成工件使用中发生塑性变形,严重者外花键表面出现畸变,啮合面积明显减少,离合器无法正常离合工作,造成工作早期失效。

综合分析,认为工艺改进应从材料和热处理工艺两方面入手,提出工艺改进措施如下:

1)工件材料改用20CRMNTI钢,通过表层碳氮工渗和整体淬火强化,使工件硬度均匀。

2)链接轴进行稀土碳氮工渗处理,工渗后直接淬火。碳氮工渗有效硬化层厚度为0.6mm±0.1mm,表面硬度≥50HRC,为获得较佳冷却效果使工件变形微小,设计了专用淬火挂具,装挂后工件垂直安防,工件加热中可保证炉气通畅对流,同时可防止因高温加热工件自重引起的变形。渗碳后整体淬火,随后进行回火处理。

3)增加正火,喷丸工序。正火目的是稳定组织和消除原材料的组织缺陷及应力等,并为工渗热处理提供较好的预备组织。喷丸处理可使连接轴表面得到冷变形强化.提高工件使用寿命。改进后工件加工流程如下:下料→正火→粗加工→精加工→稀土碳氮工渗→淬火→矫正→回火→喷丸→磨外缘→检验→成品。

采用上述工艺改进后,连接轴表面硬度均匀,两端部位硬度由35-38HRC提高到50-52HRC,接触疲劳抗力大大提高,工件使用寿命提高到3000-5000h,是原工艺工件使用寿命的10-17倍;另一方面,改进工艺采用的专用挂具结构简便实用,效果良好,工件稀土碳氮工渗淬火后,其变形量<0.5Mm金相组织合格,满足了技术要求和生产需要。

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