軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法，所述方法步驟包括：（1）確定單根軸的水淬工藝；（2）建立修正后的水淬時間計算公式；（3）通過試驗方法、數(shù)值模擬方法或經(jīng)驗估測方法獲取修正系數(shù)；（4）計算出修正后的水淬時間或水-空交替淬火冷卻工藝中每段水淬時間，得出并執(zhí)行修正后的淬火冷卻工藝；（5）對處理的產(chǎn)品進(jìn)行性能檢測、統(tǒng)計評估，然后根據(jù)評估結(jié)果再對修正系數(shù)進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明所述的一種軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法，對避免水淬開裂和減小產(chǎn)品性能波動具有重要的意義。
【專利說明】軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種淬火冷卻工藝，具體地，涉及一種軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法.【背景技術(shù)】
[0002]淬火是將淬火件加熱到奧氏體溫度，然后快速冷卻到一定溫度以下以獲得馬氏體或貝氏體組織的過程。為了避免產(chǎn)生淬火裂紋，合金鋼一般采用油淬，而較少采用水淬。合金鋼水淬一般采用間歇淬火或水-空交替淬火來避免開裂的產(chǎn)生。因此，合金鋼水淬的技術(shù)關(guān)鍵是控制水淬與空冷的時間，也就是精確執(zhí)行水一空交替控時淬火冷卻工藝。
[0003]經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，陳乃錄、左訓(xùn)偉、徐駿、張偉民.數(shù)字化控時淬火冷卻工藝及設(shè)備的研究與應(yīng)用，金屬熱處理，2009，34 (3):37-42文章提出水-空交替控時淬火冷卻工藝。具體方法是將淬火冷卻分三個階段進(jìn)行，第一階段為預(yù)冷階段，第二階段為水-空交替淬火冷卻階段，第三階段為自然空冷階段。在預(yù)冷階段，合金鋼件采取空冷的方式進(jìn)行緩慢冷卻，直到合金鋼件表面冷卻到Al以上或以下的某一溫度區(qū)間，其結(jié)果是減少了合金鋼件的熱容量，加速了第二階段的冷卻效果。在水-空交替淬火冷卻階段，采用快冷(水冷)與慢冷(空冷)交替的方式進(jìn)行，合金鋼件在第一次水淬過程中，合金鋼件表層快冷到Ms點以下某一溫度并保持一定時間后，在表層獲得部分馬氏體；合金鋼件在第一次空冷過程中，次表層的熱量傳向表層，使表層的溫度升高，結(jié)果是表層剛剛轉(zhuǎn)變的馬氏體發(fā)生自回火使表層的韌性和應(yīng)力狀態(tài)得到調(diào)整，避免了表層馬氏體組織產(chǎn)生開裂。然后再重復(fù)水與空氣的交替淬火冷卻，直到合金鋼件某一部位的溫度或組織達(dá)到要求。完成第二階段淬火冷卻后，將合金鋼件放置在空氣中進(jìn)行自然冷卻，直到合金鋼件的心部溫度低于某一值后進(jìn)行回火。該文獻(xiàn)技術(shù)對于避免合金鋼件開裂有明顯效果，但是，該文獻(xiàn)沒有涉及軸件排布密度變化所引起的水的流動狀態(tài)和水溫變化對淬火冷卻工藝的影響，而水的流動狀態(tài)和水溫變化對水的冷卻強(qiáng)度有顯著的影響，也就是說隨著水的流動狀態(tài)和水溫變化，水與淬火件之間的界面換熱系數(shù)也發(fā)生明顯變化，考慮水的流動狀態(tài)和水溫變化對避免水淬開裂和減小產(chǎn)品性能波動具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法，該方法對避免水淬開裂和減小產(chǎn)品性能波動具有重要的意義。
[0005]為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供一種軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法，所述方法包括如下步驟:
[0006]( I)確定單根軸的水淬工藝；
[0007](2)建立修正后的水淬時間計算公式，
[0008]式中為修正后的水淬時間；K為修正系數(shù)為單根軸的水淬時間；
[0009](3)通過試驗方法、數(shù)值模擬方法或經(jīng)驗估測方法獲取修正系數(shù)；[0010](4)計算出修正后的水淬時間或水-空交替淬火冷卻工藝中每段水淬時間，得出并執(zhí)行修正后的淬火冷卻工藝；
[0011](5)對處理的產(chǎn)品進(jìn)行性能檢測、統(tǒng)計評估，然后根據(jù)評估結(jié)果再對修正系數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
[0012]優(yōu)選地，通過試驗方法、數(shù)值模擬方法或經(jīng)驗估測方法獲取修正系數(shù)，具體的:
[0013]方法一:試驗方法
[0014]獲取軸在不同直徑下的水平層兩軸之間中心距的影響系數(shù)a、上下層兩軸之間中心距的影響系數(shù)b、單層軸數(shù)量的影響系數(shù)C、層數(shù)量的影響系數(shù)d，然后通過公式K OC (a，b，c，d)獲取修正系數(shù)；
[0015]方法二:數(shù)值模擬方法
[0016]首先通過測量和計算得到不同裝夾方式的換熱系數(shù)，然后針對裝夾方式下某一位置(例如:要求保證力學(xué)性能的位置)的軸進(jìn)行溫度場的模擬，并將模擬結(jié)果與單根軸冷卻的溫度場進(jìn)行對比，通過對比得出裝夾方式下要獲得與單根軸相同冷卻狀態(tài)所需要的水冷時間，將單根軸的水冷時間做分母，裝夾方式下所需要的水冷時間做分母，即得出修正系數(shù)；
[0017]方法三:經(jīng)驗估測方法
[0018]對于不同裝夾方式采取經(jīng)驗方式估計修正系數(shù)，并通過生產(chǎn)測試進(jìn)行修正。
[0019]優(yōu)選地，所述修正方法適用于水、鹽水和各類水溶性介質(zhì)。
`[0020]優(yōu)選地，所述修正方法適用于水淬、水-空交替淬火冷卻和各類間歇式淬火冷卻。
[0021]優(yōu)選地，所述修正方法適用于各類長軸件、長的方形件和各類異形軸類件。
[0022]優(yōu)選地，所述修正方法適用于軸件水平排布和軸件垂直排布。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0024]本發(fā)明所述一種軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法，對避免水淬開裂和減小產(chǎn)品性能波動有重要的意義。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0026]實施例1
[0027]某合金鋼件水淬，合金鋼件尺寸:Φ80*5000(πιπι)，采取水平加熱和水平淬火冷卻。裝夾方式是:水平放置8根，每兩根中心距160mm ;上下放置5層，每兩層中心距160mm ;通過試驗得出:單根軸浸水時間為240s時獲得滿足要求的產(chǎn)品性能。要求對目前的裝夾方式下的淬火冷卻工藝進(jìn)行修正。
[0028]依據(jù)數(shù)值模擬法獲取修正系數(shù)為1.25，則按照修正后水淬時間計算公式 計算，該裝夾方式浸水時間應(yīng)為300s，按照這個時間對合金鋼件進(jìn)行浸水冷卻，從
而獲得與單根軸淬火相近的產(chǎn)品性能。
[0029]實施例2[0030]某合金鋼件采用水-空交替淬火冷卻工藝淬火，淬火介質(zhì)為水和空氣，合金鋼件尺寸:Φ 150*5000 (mm)，采取水平加熱和水平淬火冷卻。裝夾方式是:水平放置6根，每兩根中心距300mm ;上下放置4層，每兩層中心距300mm。要求給出修正后的水-空交替淬火冷卻工藝。
[0031]方法如下:
[0032](I)確定單根軸的水-空交替淬火冷卻工藝，即第一次水冷120s+空冷150s+第二次水冷180s+空冷200s+第三次水冷150s ;
[0033](2)修正后的水淬時間計算公式
[0034]式中為修正后的水淬時間；K為修正系數(shù)為單根軸的水淬時間；
[0035](3)經(jīng)驗估測法獲取修正系數(shù)為1.20 ；
[0036](4)根據(jù)(2)公式計算出修正后的水-空交替淬火冷卻工藝中每段水淬時間，得出修正后的水-空交替淬火冷卻工藝為:第一次水冷144s+空冷150s+第二次水冷216s+空冷200s+第三次水冷180s，并執(zhí)行該工藝；
[0037](5)對處理的產(chǎn)品進(jìn)行性能檢測、統(tǒng)計評估，然后根據(jù)評估結(jié)果再對修正系數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
[0038]實施例3
[0039]某合金鋼件采用聚合物類水溶性介質(zhì)淬火，合金鋼件尺寸:Φ80*5000 (mm)，采取垂直加熱和垂直淬火冷卻。裝`夾方式是:圍繞中心按照每兩根軸中心距200mm的方式吊裝20根軸。通過試驗得出:單根軸浸入聚合物類水溶性介質(zhì)時間為360s時可以獲得滿足要求的產(chǎn)品性能。要求對目前的裝夾方式下的淬火冷卻工藝進(jìn)行修正。
[0040]依據(jù)數(shù)值模擬法獲取修正系數(shù)為1.20，則按照修正后水淬時間計算公式 計算，該裝夾方式浸入聚合物類水溶性介質(zhì)時間應(yīng)為432s，按照這個時間對合金鋼
件進(jìn)行浸入聚合物類水溶性介質(zhì)冷卻，從而獲得與單根軸淬火相近的產(chǎn)品性能。
[0041]以上對本發(fā)明的具體實施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: (1)確定單根軸的水淬工藝； (2)建立修正后的水淬時間計算公式，t修正=K*t標(biāo)準(zhǔn) 式中:tifcE為修正后的水淬時間；K為修正系數(shù)Aigii為單根軸的水淬時間； (3)通過試驗方法、數(shù)值模擬方法或經(jīng)驗估測方法獲取修正系數(shù)； (4)計算出修正后的水淬時間或水-空交替淬火冷卻工藝中每段水淬時間,得出并執(zhí)行修正后的淬火冷卻工藝； (5)對處理的產(chǎn)品進(jìn)行性能檢測、統(tǒng)計評估，然后根據(jù)評估結(jié)果再對修正系數(shù)進(jìn)行調(diào)難iF.0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法，其特征在于，步驟(3)中，通過試驗方法、數(shù)值模擬方法或經(jīng)驗估測方法獲取修正系數(shù)，具體的: 方法一:試驗方法 獲取軸在不同直徑下的水平層兩軸之間中心距的影響系數(shù)a、上下層兩軸之間中心距的影響系數(shù)b、單層軸數(shù)量的影響系數(shù)C、層數(shù)量的影響系數(shù)d，然后通過公式K ?C (a，b，c，d)獲取修正系數(shù)； 方法二:數(shù)值模擬方法 首先通過測量和計算得到不同裝夾方式的換熱系數(shù)，然后針對裝夾方式下某一位置的軸進(jìn)行溫度場的模擬，并將模擬結(jié)果與單根軸冷卻的溫度場進(jìn)行對比，通過對比得出裝夾方式下要獲得與單根軸相同冷卻狀態(tài)所需要的水冷時間，將單根軸的水冷時間做分母，裝夾方式下所需要的水冷時間做分母，即得出修正系數(shù)； 方法三:經(jīng)驗估測方法 對于不同裝夾方式采取經(jīng)驗方式估計修正系數(shù)，并通過生成測試進(jìn)行修正。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法，其特征在于，所述修正方法適用于水、鹽水和各類水溶性介質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法，其特征在于，所述修正方法適用于水淬、水-空交替淬火冷卻和各類間歇式淬火冷卻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法，其特征在于，所述修正方法適用于各類長軸件、長的方形件和各類異形軸類件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法，其特征在于，所述修正方法適用于軸件水平排布和軸件垂直排布。
【文檔編號】C21D9/28GK103484658SQ201310351723
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月13日
【發(fā)明者】陳乃錄, 左訓(xùn)偉, 戎詠華 申請人:上海交通大學(xué)