鏈輪是工程機械產品傳遞動力的重要零件之一,鏈輪在工作時具有低速、重載、磨損嚴重等特點,要求鏈輪必須具有良好的機械性能,才能保證工程機械產品在工作中的可靠性和穩定性。目前鏈輪一般采用 40Mn、40Mn2、45Mn、45# 鋼等,傳統預先熱處理采用整體淬火 + 高溫回火(調質)的工藝方法,以滿足產品調質硬度、金相組織、力學性能的要求。后期采用沿齒廓表面淬火的熱處理工藝,提高其表面硬度,增加零件表面耐磨性, 提高其使用壽命。
本文主要研究利用鏈輪在鍛造成形后的余熱,直接對其進行淬火處理的工藝,以獲得良好的力學性能的產品。同時對鍛后余熱淬火對后序機加工工藝的影響也做了進一步的研究。
試驗對象和方法
試驗對象
本文試驗對象為鏈輪,其零件結構如圖 1 所示, 該鏈輪齒數為21,分度圓直徑約為650mm,內徑約為450mm,齒部厚度約為65mm,零件重量約為50kg。其技術要求:調質處理,硬度 229~302HB(dB:3.5 ~ 4.0),金相組織1~4 級,晶粒度≥5 級。
試驗方法
鏈輪原生產工藝流程:下料→制坯→中頻加熱→鍛造成形→切邊→調質→磁粉探傷→打磨→表面淬火+ 低溫回火→磁粉探傷→機加工。
鏈輪余熱淬火生產工藝流程:下料→制坯→中頻加熱→鍛造成形→切邊→余熱淬火→高溫回火→磁粉探傷→打磨→表面淬火→低溫回火→磁粉探傷→ 機加工。
鏈輪材料為40Mn2,屬低淬透性調質鋼、合金結構鋼,其主要化學成分見表 1。
通過查閱《熱處理手冊》可知,該材料Ac3=766℃,淬火溫度推薦使用830~870℃。該材料我廠始鍛溫度采用1150±50℃,經過鍛造成形和切邊兩道工序后,通過紅外測溫儀對 10 件切邊后溫度檢測,切邊后溫度約為 950℃,工件淬火前溫度約為880~910℃,略高于推薦使用淬火溫度。
本次試驗利用我廠 13t 電液錘鍛造成形后,經切邊壓床切邊,通過滑道轉運至淬火槽上方掛鉤內, 啟動已設計淬火程序,完成淬火過程(圖2)。零件在淬火介質中停留時間為5~6min。淬火介質采用湖南瀏陽生產的 ZY-747 型 PAG 水溶性淬火介質, 介質濃度控制在10%~12%,介質溫度要求20~45℃。
鏈輪經余熱淬火處理后,及時轉運至熱處理分廠臺車爐進行高溫回火,避免因淬火過程產生的組織應力過大而開裂。
試驗結果與討論
淬火硬度檢驗
鏈輪鍛后余熱淬火后,隨機抽檢三件進行淬火硬度檢驗(在齒部平面處120°方向均檢測三點,檢測設備為HB-3000 型布氏硬度計),并與原工藝淬火硬度進行對比,結果見表 2。