專利名稱：軸承表面高頻淬火方法及用具的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高頻對零部件的表面淬火，特別是對軸承表面淬火專門工藝方法及該方法所用感應圈。
背景技術：
在已有的軸承是各種輕、重工業(yè)，用的比較廣泛消耗品，因為質(zhì)量上不過關、硬度低，不耐磨損，使用壽命短，浪費消耗等方面較大，其主要原因是熱處理工藝上，維持多年的傳統(tǒng)陳舊熱處理方法，如軸承鋼，淬火加熱溫度只能局限在830℃以下，整體緩慢加熱。這種方法只能造成浪費人力、物力、材力，更為嚴重的緩慢加熱，鋼件的表面，出現(xiàn)氧化脫碳，為此影響產(chǎn)品表面硬度，其結果硬度低，整體硬而脆！不耐磨，所以影響使用壽命，整體加熱，整體淬火，這種傳統(tǒng)陳舊的工藝規(guī)程，形成的軋鋼機的軸承170小時就更換一次。剖開產(chǎn)品內(nèi)外硬度基本一樣，區(qū)別不大，不十分硬，變形量大，而且特別脆，如安在有震動的地方，經(jīng)常出現(xiàn)開裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是要解決淬火的工件脆、淬火不能達到更高的表面硬度的技術問題，提供一種保證淬火工件的整體韌性、并具有很高的表面硬度的高頻淬火方法及所用的感應圈。
為了解決上述問題，本發(fā)明的高頻淬火方法，用高頻加熱設備的感應圈與工件相對移動加熱，其特征在于采用與工件表面形狀相似的感應圈只對工件表面加熱，而且表面加熱的溫度要超過830℃，并以大于600℃/秒加熱速度快速加熱到910℃-1040℃范圍內(nèi)，向加熱的表面噴淬火介質(zhì)急速冷卻淬火，冷卻速度大于奧氏體臨界速度。
采用與工件表面形狀相似的高頻加熱感應圈只對工件表面加熱，而且表面加熱的溫度要超過奧氏體區(qū)域溫度范圍(AC1點即723℃-830℃)，并以越快越好的加熱速度加熱，一般大于600℃/秒加熱速度快速加熱AC3點(910℃-1040℃范圍)。向加熱的表面噴淬火介質(zhì)急速冷卻，冷卻速度大于形成奧氏體的冷卻速度，最好是利用感應圈內(nèi)的冷卻液體，從被加熱表面對應的感應圈側壁孔噴出對工件被加熱表面進行及時快速冷卻淬火。這樣在環(huán)狀的空心銅管感應圈對工件加熱的同時，銅管內(nèi)通有的液體就作為淬火介質(zhì)，不但及時冷卻感應圈，而且能通過傾斜孔向工件剛被加熱的位置噴射淬火介質(zhì)，形成快速淬火，保證了淬火的質(zhì)量。在原材料不變的情況下，改變淬火加熱的溫度，快速加熱AC3點，然后急速冷卻淬火。但淬火介質(zhì)可以是多種淬火介質(zhì)，如水、水溶液、乳化液、油性液體等。本發(fā)明工藝方法處理的工件，表面得到75-80％的馬氏體，剩余20-25％奧氏體殘體。為了保證馬氏體，組織的穩(wěn)定，要得到較好的機械性能，如高的硬度、高的塑性、高的拉伸強度、韌性等，最好還及時在馬氏體轉變點(Mn點)左右回火，消除淬火應力，防止開裂，穩(wěn)定金相組織。這種本發(fā)明的急速加熱和淬火，有效地減少了變形，最終硬度高達HRC66-68。高硬層的硬度馬氏體量至少75％，不磨損處殘余奧氏體量20-25％，磨擦部位的硬度、抗沖擊力、拉力等理化指標都不同；這樣形成的工件內(nèi)側硬外側軟或者內(nèi)側軟外側硬或兩側硬內(nèi)部軟，具有整體很好的綜合性能。處理后在同一產(chǎn)品內(nèi)部產(chǎn)生不同的金相組織結構，并使需要的表面產(chǎn)生高硬度層，強度增大，耐磨性特別強，整體又具有很好的韌性、而且不脆，可使軸承的使用壽命提高8-10倍(軋機軸承的壽命期為170個小時，經(jīng)本發(fā)明工藝處理后的軸承使用壽命可達1300-1400個小時)，可見其巨大的利潤及社會效益。獨特之處還在于可任意控制高硬度層的處理深度，針對不同的行業(yè)對軸承的不同需求可在0.5-3mm以上任意改變，其硬度經(jīng)TUV檢測已達到HRC66以上，甚至超過高速鋼切割刀具的硬度。可變化的金相結構，任意控制的硬度深度。還可以廣泛應用于各種機械設備的軸、套、齒輪、桿、箱的表面淬火，如前所述用在火車齒輪上，傳統(tǒng)軸承的使用壽命170小時，用新工藝處理后的軸承可達1300-1400個小時。
本發(fā)明所用的及時淬火感應圈，有環(huán)狀的空心銅管，其特征在于空心銅管與加熱工件對應的側壁開有向下傾斜的傾斜孔。這樣在環(huán)狀的空心銅管對工件加熱的同時，銅管內(nèi)通有的液體淬火介質(zhì)，不但及時冷卻銅管，而且能通過傾斜孔同時向工件剛被加熱的位置噴射淬火介質(zhì)，形成快速淬火，保證了淬火的質(zhì)量。傾斜孔最好向下傾斜20-45度，最能保證已被完全加熱的部位馬上得到淬火介質(zhì)快速冷卻。當然傾斜孔沿著空心銅管內(nèi)側壁分布，而且最好是均勻分布。


附圖表示了本發(fā)明的一種加熱方形工件的淬火感應圈結構示意圖，圖1是淬火感應圈結構整體示意圖，圖2淬火感應圈橫截面剖視示意圖。下面結合附圖實例進一步說明本發(fā)明。
具體實施例實施例1、一種本發(fā)明的軸承高頻淬火方法，用高頻加熱設備的感應圈1套在軸承內(nèi)環(huán)工件表面外移動，并且與外表面形狀相似的感應圈只對軸承外環(huán)表面加熱，而且表面加熱的溫度要超過奧氏體臨界溫度(原AC1點)，以610℃/秒加熱速度快速加熱到AC3點的910℃，并急速冷卻，冷卻速度大于奧氏體臨界速度。感應圈為環(huán)狀的空心銅管1，環(huán)狀的空心銅管內(nèi)側壁分布開有向下傾斜的孔2。感應圈對軸承內(nèi)環(huán)外表面加熱的同時，銅管內(nèi)通有的乳化液體淬火介質(zhì)，不但及時冷卻銅管，而且能通過傾斜孔，同時向工件剛被加熱的位置噴射淬火介質(zhì)，形成快速淬火，保證了淬火的質(zhì)量。經(jīng)本發(fā)明工藝方法處理后，軸承滾道表面發(fā)生高硬度、強度大、耐磨性能特別強。外側硬層厚平均1.2mm。滾道表面硬度達到HRc66.5，與已有的產(chǎn)品不同的是工作表面硬而內(nèi)環(huán)整體不脆。其他部位的硬度在HRc22-40，整個產(chǎn)品同類產(chǎn)品使用壽命延長8倍。
實施例2、一種本發(fā)明的滑動軸承高頻淬火方法，用淬火感應圈插入軸承內(nèi)側表面移動，并且與內(nèi)側表面形狀相似的淬火感應圈只對軸承內(nèi)側表面加熱，而且表面加熱的溫度要超過奧氏體臨界溫度，由原AC1點，以710℃/秒加熱速度快速加熱AC3點的1040℃，并急速冷卻，冷卻速度大于奧氏體臨界速度?？梢圆捎铆h(huán)狀的空心銅管感應圈對軸承外環(huán)加熱的同時，銅管內(nèi)通有的液體淬火介質(zhì)，不但及時冷卻銅管，而且能通過傾斜孔同時向工件剛被加熱的位置噴射淬火介質(zhì)，形成快速淬火，保證了淬火的質(zhì)量。經(jīng)本發(fā)明工藝方法處理后，軸承內(nèi)側表面發(fā)生高硬度、強度大、耐磨性能特別強，而軸承外側保持韌性，使得整體軸承綜合性能很好。內(nèi)側表面淬火硬層1.6mm。內(nèi)側表面硬度最高在HRc66.3，整體性能是硬而不脆。其他部位的硬度在HRc22-40，整個產(chǎn)品比同類產(chǎn)品使用壽命延長8倍。
實施例3、一種本發(fā)明的軸承高頻淬火方法，用淬火感應圈插入軸承外環(huán)內(nèi)移動，并且與內(nèi)側表面形狀相似的淬火感應圈只對軸承外環(huán)內(nèi)側表面加熱，而且表面加熱的溫度要超過奧氏體臨界溫度，由原AC1點，以890℃/秒加熱速度快速加熱AC3點的980℃，并急速冷卻，冷卻速度大于奧氏體臨界速度。可以采用環(huán)狀的空心銅管感應圈對軸承外環(huán)內(nèi)側加熱的同時，銅管內(nèi)通有的液體淬火介質(zhì)，不但及時冷卻銅管，而且能通過外壁傾斜孔同時向軸承外環(huán)內(nèi)側被加熱后的位置噴射淬火介質(zhì)，形成快速淬火，保證了淬火的質(zhì)量。經(jīng)本發(fā)明工藝方法處理后，軸承滾道表面發(fā)生高硬度、強度大、耐磨性能特別強。而硬層可任意要求。淬火厚度平均在1.9mm。滾道表面硬度最高可在HRc66.1。其他部位的硬度也可以任意要求，一般還在HRc22-40，整個產(chǎn)品比已有的同類產(chǎn)品使用壽命延長9倍。
實施例4、一種本發(fā)明的軸高頻淬火方法，用高頻加熱淬火設備的環(huán)狀感應圈套在軸外，邊加熱邊由下向上移動，與軸外側表面形狀相似的感應圈只對軸外側表面加熱，而且表面加熱的溫度要超過奧氏體臨界溫度(原AC1點)，以890℃/秒加熱速度快速加熱到AC3點的980℃。感應圈1銅管內(nèi)通有的水淬火介質(zhì)，不但及時冷卻銅管，感應圈內(nèi)側壁分布開有向下傾斜孔2，這樣能通過內(nèi)側壁向下傾斜孔向下傾斜噴水，向軸外剛被加熱的位置噴射的水淬火介質(zhì)，進行快速淬火過程，并有效形成速急冷卻，冷卻速度大于奧氏體臨界速度。經(jīng)本發(fā)明工藝方法處理后，軸外表面淬火厚度平均在1.9mm。表面硬度平均在HRc66.6。內(nèi)部的硬度一般還在HRc22-40，整個產(chǎn)品比已有的同類產(chǎn)品使用壽命延長10倍。
權利要求
1.一種軸承表面高頻淬火方法，用高頻加熱設備的感應圈與工件相對移動加熱，其特征在于采用與工件表面形狀相似的感應圈只對工件表面加熱，而且表面加熱的溫度要超過830℃，并以大于600℃/秒加熱速度快速加熱到910℃-1040℃范圍，向加熱的表面噴淬火介質(zhì)急速冷卻淬火，冷卻速度大于奧氏體臨界速度。
2.如權利要求1所說的軸承表面高頻淬火方法，其特征在于在馬氏體轉變點進行回火。
3.如權利要求1所說的軸承表面高頻淬火方法，其特征在于向加熱的表面噴淬火介質(zhì)，是通過感應圈與加熱工件表面相對應的側壁斜孔，將感應圈內(nèi)循環(huán)冷卻介質(zhì)作為淬火介質(zhì)從橫向向下傾斜向加熱的表面噴灑。
4.一種及時淬火感應圈，有環(huán)狀的空心銅管，其特征在于空心銅管與加熱工件對應的側壁開有向下傾斜的孔。
5.如權利要求4所說的及時淬火感應圈，其特征在于傾斜孔向下傾斜20-45度。
6.如權利要求4或5所說的及時淬火感應圈，其特征在于傾斜孔沿著空心銅管內(nèi)側壁分布。
全文摘要
高頻淬火方法及感應圈，用高頻加熱設備的感應圈與工件相對移動加熱，采用與工件表面形狀相似的感應圈只對工件表面加熱，而且表面加熱的溫度要超過830℃，并以大于600℃/秒加熱速度快速加熱到910℃－1040℃范圍內(nèi)，向加熱的表面噴淬火介質(zhì)急速冷卻淬火，冷卻速度大于奧氏體臨界速度。所用的感應圈是環(huán)狀的空心銅管，與加熱工件對應的側壁開有向下傾斜的孔。表面產(chǎn)生高硬度層，耐磨性特別強，整體又具有很好的韌性、強度，而且不脆，使用壽命大大提高。
文檔編號C21D11/00GK1982484SQ20051013080
公開日2007年6月20日 申請日期2005年12月17日 優(yōu)先權日2005年12月17日
發(fā)明者李文武 申請人:李文武