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      發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的激光熱處理工藝探討

      2019-03-13 14:26:40邱光明
      山東工業(yè)技術(shù) 2019年5期
      關(guān)鍵詞:清潔度

      摘 要:發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子屬于精密加工件,公差帶范圍很小,表面清潔度要求高,激光熱處理由于實(shí)現(xiàn)了自淬火和自回火,能滿足零件的高清潔度、變形量小的要求,能很好的滿足零件服役條件和客戶要求。

      關(guān)鍵詞:激光熱處理;清潔度;變形量

      DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.021

      0 前言

      發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子屬于精密加工件,公差帶范圍很小,表面清潔度要求高,如果用傳統(tǒng)的高頻感應(yīng)淬火,變形量約為0.03-0.05mm,而且由于要淬冷卻介質(zhì)和回火,表面清潔度會受到影響,甚至經(jīng)常發(fā)生表面發(fā)黃和生銹,影響產(chǎn)品色差美觀和交付使用。改用激光淬火后,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子激光淬火變形量很小,不影響產(chǎn)品精度等級。其硬化層組織由淬硬層、過渡層和基體組成,獲得了理想的硬化層分布形式。由于實(shí)現(xiàn)了自淬火和自回火,很好的解決了這些問題。轉(zhuǎn)子簡圖見圖1。

      1 技術(shù)要求

      (1)表面硬度:600-750HV1。

      (2)硬化層深度:SHD 500HV1=0.300.7mm(截止HV1500硬度,硬化層厚度為0.3-1.0mm)。

      (3)心部硬度:<400 HV1。

      (4)金相組織:回火馬氏體,JB/T 9204-2008? 3-6級。

      2 材料化學(xué)成分

      3 激光熱處理工藝

      為了研究激光淬火掃描速度對淬火硬化層深度的影響,做了如下實(shí)驗(yàn),具體工藝參數(shù)如表2所示:

      4 試驗(yàn)結(jié)果

      (1)硬度檢測:零件按圖1所示切割,鑲嵌后試樣如圖2,檢測位置如圖2所示,A,B,C,D四個(gè)淬硬區(qū)檢測位置相同。硬化層深度用硬度法測定,顯微組織等級依據(jù)JB/T 9204-2008評定。

      表3 1#工藝維氏硬度檢測數(shù)據(jù)

      表4 2#工藝維氏硬度檢測數(shù)據(jù)

      表5 3#工藝維氏硬度檢測數(shù)據(jù)

      激光淬火掃描速度對應(yīng)的淬火硬化層深度如表6(單位:mm):

      由此可見1#工藝和2#工藝都能滿足硬化層深度要求,從節(jié)能和生產(chǎn)節(jié)拍考慮,決定采用2#工藝。

      (2)金相檢測:把2#工藝的樣件拋光腐蝕,A,B,C,D位置金相組織分別為圖3、圖4、圖5、圖6,用4%的硝酸酒精腐蝕,顯微鏡為蔡司顯微鏡,顯微組織等級依據(jù)JB/T 9204-2008評定?;鼗瘃R氏體組織為3-4級。

      5 工藝分析

      由于激光的可控性特別好,可以精確的對選擇的表面進(jìn)行淬火,所以硬化帶面積變小,變形量非常小,而且因?yàn)榧す夤馐芰考?,加熱區(qū)溫度上升極快,其熱量來不及傳導(dǎo)到加熱區(qū)周圍冷的金屬上,致使周圍冷的基體金屬起到了超強(qiáng)冷卻介質(zhì)的作用,從而獲得淬火效果。常規(guī)淬火時(shí)的水淬冷卻速度約為600℃·S-1,激光加熱淬火時(shí),由于功率密度高,加熱時(shí)間短,根據(jù)計(jì)算,激光的冷卻速度可達(dá)每秒數(shù)千度以上,所以它不需要其他冷卻介質(zhì),無污染問題[1]。

      淬火結(jié)束后,由于余熱,表面硬化區(qū)溫度在160℃以上,持續(xù)時(shí)間達(dá)5-10分鐘,由此零件實(shí)現(xiàn)了自回火,所以轉(zhuǎn)子激光淬火后,不需要專門進(jìn)行回火,節(jié)能效果顯著。

      45#鋼激光淬火后,在200℃以下回火,硬度值無變化,這說明激光淬火時(shí),已有一個(gè)自回火過程。

      6 結(jié)論

      激光熱處理能很好的滿足零件服役條件和客戶要求,由于實(shí)現(xiàn)了自淬火和自回火,能滿足零件的高清潔度、變形量小的要求,有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

      參考文獻(xiàn):

      [1]曹明翠,鄭啟光,陳祖濤,程祖海.激光熱加工[M].華中理工大學(xué)出版社,1995年6月第一版,第八章第321頁.

      作者簡介:邱光明(1984-),男,浙江永嘉人,本科,中級工程師,研究方向:熱處理工藝開發(fā)。

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