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材料·工艺

销轴类零件的表面高温形变热处理

摘要工程机械中拥有大量轴类零件.目前一般采用中碳合金钢进行淬火加回火的热处理方式，使用寿命较短。例如推土机的履带销其使用条件恶劣，寿命仅几百小时：改用碳氮共渗工艺后。寿命虽有较大提高，但热处理工艺较复杂，周期长，还要投入较多设备资金，故成本高，难以推广应用。这里介绍的国外所采用的表面高温形变热处理工艺，工艺较简单，可以利用现有设备，而处理效果很好。

叙词：形变热处理表面强化

1表面高温形变热处理

钢制零件经过高温形变热处理后，金相组织由粒状珠光体变为细晶粒马氏体、碳化物和少量残余奥氏体，而且在整个强化层内残余奥氏体的分布比较均匀。可以使零件表层得到硬度、韧性、表面粗糙度的最佳配合，因而使零件的疲劳强度、耐磨性大为提高。

2简单轴类零件的高温形变热处理设备

2.1细销轴类的形变热处理设备

该设备的原理见图1.它由装在同一轴线上的高频加热圈4、滚压辊子7和冷却液喷雾器6组成。它们借助底板2与有燕尾槽的底座1装在普通车床的拖板上，并与车床卡盘中心保持同一轴线。变频器5将工频电流变为高频电流输入感应加热圈4.扳动手柄10可以使上部的一个滚压辊子移开一定间隙δ,以便适应不同直径的销轴。调整弹簧8上方的螺杆可以得到不同的滚压力，滚压力的大小可由仪表

图1细轴类表面高温形变热处理示意图

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9读出。

加工时，将销轴3的一端用卡盘夹紧，另一端用顶尖顶好，并一次调整好滚压力.再让车床带动轴旋转，并使拖板带动变形设备沿纵轴由尾部向端部移动，对零件进行加热、滚压；并用冷却液喷雾器6作淬火处理。

这种设备的优点是简单、通用性强，但生产率不高。

2.2大直径轴类零件的形变热处理

对于直径为100～160mm的轴类零件进行高温形变热处理时，为了简化设备，可用单个滚压辊子在车床上进行(图2)。在连续进行高温滚压时，为了保持辊子自身的强度，应采用水冷的空心辊(图3)。

图2大直径轴类零件表面高温形变热处理用的单辊

1.辊子2、连杆3.外壳4、键5.压力调整弹簧6.调整套7.锁紧螺母

该辊子由两块侧盖1和4组成，靠铆钉5连接成一体。两侧盖中间用薄钢板6隔开，以改善冷却水的循环性能提高冷却效果。水从辊子轴3的接头流入，经过轴承2的小孔流入辊

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图3空心水冷滚压辊子

子、然后被加热的水以经过隔板并再经轴承上的小孔流入出口接头排出。这种变形设备的移动速度可达180mm/min,辊子转速以320r/min为宜。

3光销轴类表面高温形变热处理生产线

图4为无台阶的光销轴类零件(如履带销)的表面高温形变热处理生产线示意图。

该生产线由变形机构、装料机构和气动控制机构组成。滚压辊8共3个(见图1),下部2个为主动辊，由电机7经减速器13和万向节驱动。上部的1个辊为从动辊，装在提供压力的气缸的活动装置上。这种设计可以使滚压辊对销轴的轴线有5°以内的转角，调节这一角度，可改变销轴的轴向移动速度。

送料机构中，止推挡块2靠气缸16和传动系(17～20)以及滑块1作往复运动，把工件送至热处理线上。零件通过加热圈9时，为了保证加热均匀，借助电机5带动装有安全(定负荷)离合器4的送料辊3,使销子沿轴线匀速转动。当变形辊子8夹住零件端部时，安全离合器便自动断开这套转动装置。

在转动装置的出口处，为防止感应圈在无零件时盲目加热而浪费电能，装有控制感应圈加热电路的控制板10。零件经过这里时，与转动的控制板上装的金属丝接触，加热电路便接通，零件在由5匝线圈组成的感应器内连续加热至950～970℃。无零件时加热电路自动断开。

销轴的端部从加热圈中进入滚压辊子时，辊子便夹住零件，使它一边沿自身轴线转动，

图4光销轴表面高温形变热处理生产线

1.滑块2.止推挡块3.送料辊4.安全离合器4.送料电机(22kW/1430r/min)6.冷却液喷雾器 7.滚压电机(5.9kW/730r/min)8.滚压辊9.感应加热圈10.控制板11.调压阀12.工件13.减速器14.节流阀15,三通阀16.送料气缸17～20.送料传动系统

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一边作轴向移动，从头至尾对其表面作变形滚压。设在变形辊子出口处的冷却装置6,数秒钟后便对销轴进行喷雾淬火。

生产线的最大速度为55mm/s,高频电流的频率为8kHz。如生产一般履带销，每小时可处理450个。工作时应调整送料、加热、滚压机构，使三者能保持同步移动速度。

预先表面形变热处理应采用滚珠滚压器对等件进行冷滚压