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液壓站系統廠家淺析液壓油缸活塞桿熱處理工藝

2016-07-27 14:07:49

液壓站價格液壓油缸是工程機械液壓站系統中重要的執行元件,用于執行往復運動,驅動工程機械完成各種功能?;钊麠U是液壓油缸中連接活塞和工作部件的技術要求較高的關鍵傳力零件,工作過程中需承受較大拉應力,因此,活塞桿必須具有足夠的強度、剛度、韌性,同時因使用中受磨粒沖刷,極易產生磨損,還須具有較高的耐磨性。


  長缸活塞桿采用45鋼制造,其加工工藝路線為:鍛材(軋材)—下料—調質—校直—機械加工—表面淬火、回火—校直—桿頭焊接—機加工—磨削—去應力退火-拋光—鍍硬鉻—拋光—清洗—裝配。


  一、調質處理


  調質處理的目的是使活塞桿具有強度、硬度、塑性、韌性良好匹配的綜合力學性能,內部組織為均勻細小的回火索氏體,為后續表面淬火作好組織準備。長缸活塞桿長度達3800-4200,直徑為Φ90-Φ110mm,因此其加熱設備采用150KW的井式電阻爐或600KW懸掛式連續電阻加熱爐,溫度分上下兩區控制。


  熱處理工藝參數: 在井式爐中一爐懸空裝4支,淬火加熱溫度為830±10℃,保溫160min后分2次出爐淬火,每次淬2支,采用循環冷卻水冷卻,淬火冷卻時上下擺動,以保證大限度的冷卻均勻,冷卻到100℃左右(桿冒蒸汽但不起泡)出水入井式回火爐回火。


  然后4支一次采用550±10℃加熱、保溫190min回火后水冷。經上述工藝調質處理后,性能不穩定,硬度在210-255HBS之間波動,同一支活塞桿上、中、下硬度也相差很大。且有時有個別爐次硬度不合格或強度偏低,需進行返修處理。淬火變形比較大,增大后續校直與機械加工難度。因45鋼淬透性差,金相觀察其內部組織并不是單一均勻的回火索氏體,而是在其心部存在大塊的游離鐵索體,個別零件還存在網狀鐵索體與魏氏組織。


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  為解決上述問題,我們采用懸掛式連續熱處理調質爐進行淬火加熱,每掛裝2支,加熱保溫后出爐自動淬火,每節拍出一掛,確保加熱均勻??紤]到45鋼的Ac3溫度為770-780℃,為盡可能細化晶粒與減小變形,我們采用790±10℃亞溫淬火工藝,細化奧氏體晶粒,淬火后得到細小均勻的板條馬氏體,以提升活塞桿的強韌性配合。


  為進一步減小變形,同時提升淬火液冷卻均勻性,我們在自來水中添加5%-10%的淬火添加劑,淬火時同樣采用循環水泵強制冷卻液循環冷卻?;鼗鹑圆捎?50±10℃加熱,節拍同淬火節拍一至,回火后出爐水冷,抑制第二類回火脆性的產生。經上述工藝改進后,內部組織為均勻的細小回火索氏體,削除了大塊狀或網狀鐵素體與魏氏組織,硬度強度均勻、穩定。


  二、表面淬火


  活塞桿工作過程中運動頻繁,受力復雜,因此除要求具有良好的綜合力學性能防止變形與斷裂外,還要求其表面具有較高的耐磨性,表面硬度要求達到58-62HRC,生產過程中常采用高頻淬火處理。淬火設備選用半自動連續淬火加熱爐,活塞桿由上料機輸送到淬火爐傳送帶上,通過傳送帶水平旋轉勻速送入感應圈中加熱淬火。


  表面淬火的關鍵是感應線圈的制作與淬火工藝參數的選擇。感應線圈采用10*8mm矩形銅管彎制而成,并設計為雙層結構并排放置,前后圈之間相隔一定距離,前圈不做噴水孔,利用前圈進行預熱。后圈鉆孔徑為0.9mm的噴水孔,沿圓周均勻分布,噴水角度設計為36度;感應圈內徑比活塞桿外徑大4-5mm。淬火加熱陽極電壓PV為11-12KV,陽極電流PA為1.9-2.2A,柵極電流GA為0.38-0.40A,通過調節活塞桿送料架旋轉速度來控制活塞桿移動速度,將活塞桿表面加熱到890-910℃后激速噴水冷卻。


  淬火液選用專用淬火液加50-60%的水稀釋而成,噴水壓力保持在0.1MPa左右,通過控制噴水冷卻時間從而控制水冷后產品溫度,利用余熱自身回火。經檢測,淬硬層深度為2-3mm,表層組織為回火馬氏體,心部組織為回火索氏體,表面硬度為58-60HRC,心部硬度為210-230HBS。


  三、去應力退火


  由于表面淬火是利用產品自身余熱進行回火處理,回火溫度逐步降低,沒有一個完整的回火保溫過程,回火時間短,應力消除不完全,部分產品中存在較大的殘余應力。在后續磨削加工過程中,如果磨削內應力與表面淬火的殘余內應力相疊加,當應力值超過材料抗拉強度時,活塞桿表面會產生應力裂紋,如果應力沒有超過材料抗拉強度而以殘余應力形式存在于產品當中,在后續鍍鉻或使用過程中因應力重新分配而引起鍍層開裂,造成鍍鉻層產生裂紋。因此,活塞桿鍍鉻前必須進行退火處理,以消除磨削與表面處理產生的內應力。去應力退火加熱溫度為200-230℃,保溫190min后隨爐冷卻到160℃出爐空冷。


  四、結語


  活塞桿經調質處理后獲得良好的綜合力學性能,并為后續表面處理做好組織準備。表面淬火的目的是獲得高的表面硬度,以支撐表層鍍鉻層,從而提高活塞桿的耐磨性與耐蝕性。去應力退火安排在磨削加工之后電鍍之前,以充分消除活塞桿內部殘余應力,提升鍍層質量與產品合格率,提高活塞桿使用壽命。



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