車銑床方滑枕淬火工藝的研究

肖靜先

龍門移動(dòng)式封頭車銑床CXK5463×50/150是我集團(tuán)近年來(lái)自主研發(fā)、代表國(guó)際和國(guó)內(nèi)同類機(jī)床先進(jìn)水平的前沿產(chǎn)品。方滑枕是該機(jī)床的關(guān)鍵零部件之一，其質(zhì)量的好壞和精度的高低直接影響到整臺(tái)機(jī)床的質(zhì)量，所以，方滑枕的工藝作為該機(jī)床工藝攻關(guān)的重點(diǎn)。其中方滑枕的淬火是整個(gè)工藝中較為重要，且易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的關(guān)鍵一步，其簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

方滑枕的材料為ZG310-570，每臺(tái)兩件，該件凈重為3750kg。熱處理技術(shù)要求為：A、B、C三面120mm尺寸處硬度為42HRC。方滑枕的簡(jiǎn)要工藝路線為：鑄造→退火→粗加工→調(diào)質(zhì)→機(jī)加工→時(shí)效→機(jī)加工→淬火→磨削。

1. 淬火難點(diǎn)分析

（1）該件凈重為3750kg，且長(zhǎng)度為4100mm，體積較大，時(shí)效、淬火時(shí)沒(méi)有合理位置的吊裝孔，在實(shí)際操作過(guò)程中給工件的吊裝和翻轉(zhuǎn)造成了很大的危險(xiǎn)系數(shù)，為了保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行，吊具工裝的設(shè)計(jì)必須準(zhǔn)確、可靠、方便。

（2）由于該工件的淬火位置在棱角的兩側(cè)，這就要求制作專用淬火感應(yīng)器，其形狀、尺寸、噴水的角度要與淬火部位相吻合，保證設(shè)計(jì)要求的硬度。另外，感應(yīng)加熱時(shí)由于棱邊、尖角處較薄，溫度上升比其他部位快，在冷卻過(guò)程中這些部位很易產(chǎn)生大的應(yīng)力集中，從而導(dǎo)致零件淬裂。

（3）該鑄鋼件的塑性、韌性較差，內(nèi)部組織不均勻、不致密，化學(xué)成分偏差較大，導(dǎo)熱性較差，因此，在淬火過(guò)程中要特別注意減小內(nèi)部應(yīng)力，防止開(kāi)裂。由于該件較長(zhǎng)，淬火變形也必須考慮，要嚴(yán)格控制變形量，防止變形超差造成廢品。

（4）我公司熱處理車間中頻感應(yīng)淬火機(jī)床淬火有效長(zhǎng)度為2800mm，而該工件設(shè)計(jì)要求的淬火有效長(zhǎng)度為4040mm（距兩端30mm不淬火），超出中頻感應(yīng)淬火機(jī)床的工作能力。由于淬火設(shè)備的限制，方滑枕淬火必須采取分段淬火，這就造成了兩段淬火區(qū)域之間存在接頭，形成軟帶，而軟帶的寬度必須符合相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求（≤15mm），增大了淬火難度。我公司類似鑄鋼件的中頻感應(yīng)淬火經(jīng)驗(yàn)較少，正式淬火前需要確定淬火工藝參數(shù)。

2. 淬火措施的制定及實(shí)施

（1）制訂專用吊具 根據(jù)方滑枕的實(shí)際尺寸、重量及截面形狀，定制了淬火及回火專用吊具，如圖2所示。在滑枕的兩個(gè)端面分別鉆出4個(gè)M30螺孔，通過(guò)螺栓將吊具與方滑枕固定。通過(guò)制作專用吊具，在實(shí)際操作過(guò)程中保證了工件在吊裝和翻轉(zhuǎn)時(shí)的安全，對(duì)生產(chǎn)的順利進(jìn)行提供了保障。

圖1 CXK5463×50/150方滑枕簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)

（2）設(shè)計(jì)專用感應(yīng)器 根據(jù)方滑枕的淬火部位及形狀，制作了直角淬火感應(yīng)器，感應(yīng)器的角度與淬火部位相吻合，單邊長(zhǎng)度為125mm，保證淬火寬度要求，其實(shí)物如圖3所示。在淬火前，將淬火部位棱角處的倒角加大到C6，保證淬火溫度不過(guò)快上升，減小應(yīng)力集中，保證淬火安全。

（3）進(jìn)行預(yù)備熱處理 在淬火前進(jìn)行退火、調(diào)質(zhì)、時(shí)效等熱處理，消除成分偏析，細(xì)化組織，為淬火做好組織上的準(zhǔn)備。為防止變形量超差，淬火前方滑枕600mm尺寸各面留磨量0.8mm。

（4）試驗(yàn)工藝參數(shù) 通過(guò)淬火試驗(yàn)，確定方滑枕中頻感應(yīng)淬火的工藝參數(shù)，兩件方滑枕的試驗(yàn)參數(shù)如表1、表2所示。

從表中的數(shù)據(jù)可以看出，各項(xiàng)工藝參數(shù)均符合要求，兩件方滑枕的淬火效果都比較好。

3. 結(jié)果

通過(guò)嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)淬火措施，方滑枕淬火后的硬度為43～46HRC，符合設(shè)計(jì)硬度要求；單邊變形量最大值為0.5mm，在工藝要求范圍內(nèi)；表面無(wú)裂紋產(chǎn)生，且在后續(xù)磨削過(guò)程中也未發(fā)現(xiàn)裂紋。本次方滑枕淬火工藝攻關(guān)，利用公司現(xiàn)有設(shè)備，采取必要的措施，結(jié)果完全符合設(shè)計(jì)及工藝要求，取得了圓滿的成功。兩件方滑枕共節(jié)省了2萬(wàn)多元的外委淬火費(fèi)用，為企業(yè)在降低成本方面做出了較大的貢獻(xiàn)，對(duì)于提高該產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要的意義。

圖2 淬火專用吊具

圖 3 淬火專用感應(yīng)器實(shí)物

表1 第一件方滑枕的工藝參數(shù)

表2 第二件方滑枕的工藝參數(shù)