長軸件是采礦機械設備上的重要通用零件,應用較廣。鉆采設備長軸件要求表面具有高硬度、高強度,整體強韌性高、耐磨、耐腐蝕,并且具有較高的彎曲疲勞和扭轉疲勞抗力。鉆采設備長軸常采用40Cr鋼制造。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn),一批40Cr 鋼長軸調(diào)質(zhì)后經(jīng)高頻淬火設備淬火后產(chǎn)生較大變形,振擺超過1-2mm,遠超過工件技術要求(振擺≤0.2mm) 的控制精度。為提高長軸淬火質(zhì)量,挽救變形超差工件,對超差40Cr長軸件進行了高頻淬火設備處理試驗,取得了良好效果。
長軸工件有兩種,規(guī)格分別為60mm x8mm (壁厚)x 2300mm,50mm ×2300mm;淬火硬化層深0.7mm,硬度為600-720HVO.l;采用3kWC0 激光器,光斑直徑為5mm,掃描速度為20mm/s。試驗發(fā)現(xiàn),淬火不對稱掃描處理時,長軸發(fā)生彎曲變形。長軸振擺變形與淬火掃描長度的函數(shù)關系與工件尺、形狀、淬火功率密度等有關,該試驗K≈1。分析認為,高頻淬火設備淬火的特點是零件局部溫度迅速升高和急速冷卻,工件工件各部位加熱冷卻溫度不均勻,產(chǎn)生熱應力和組織應力不等時性,在熱應力和相變組織應力綜合作用下產(chǎn)生工件畸變彎曲變形。淬火硬化和馬氏體相變是在0.7mm廊化層深度內(nèi)進行的,因而硬化層很薄,該表層區(qū)域引起的相變組織應力較小。另一方面,高頻淬火設備是高密度能量熱源,加熱熱量密度大、能量集中,故引起的熱應力變形較為明顯。
綜上分析,利用高頻淬火設備淬火變形規(guī)律對淬火長軸變形超差件進行淬火改正處理,根據(jù)公式KL x lo-3中K 的影響因素,選擇調(diào)整淬火參數(shù),如功率大小、光斑直徑大小、掃描速度等,通過控制激光掃描長度可有效控制長軸件淬火變形振擺量的大小。試驗發(fā)現(xiàn),對振擺變形超過1-2mm的長軸件采用上述高頻淬火設備淬火改正方法處理后,長軸變形量振擺量為0.07-0.20mm之間,對兩種長變形超差者采用上述工藝處理,其最后變形量振擺量均小于0.20mm。該試驗方法已用于生產(chǎn)中,并取得了良好的技術效果。這一改進工藝為人們利用高頻淬火設備淬火控制和減少長軸工件變形、提高產(chǎn)品精度提供了一個有效方效方法,同時該方法在生產(chǎn)中應用也帶來了良好的技術經(jīng)濟效益。