大型齿轮轴微变形快速中频加热淬火

大型齿轮轴零件时2450mm中板热轧机上的关键零件，采用淬透性好的34CrNi3Mo钢制造。上齿轮轴重20.272t，下齿轮轴重22.81t，成品直径是1160mm,中心距为1100mm，模数为30mm，齿数为32.齿轮铣齿后热处理淬火硬度是302-341HBW。这种大型锻件齿轮轴综合力学性能要求高，热处理和加工采用先调质处理，保障工件芯部力学性能，接着粗铣齿，随后加快中频加热淬火处理，处理后工件综合力学性能良好，工件变形小，达到设计技术要求，获取良好的效果。

生产实践表面，齿轮轴采用快速加热淬火工艺和相关措施，工件齿面及轴全长变形比整体加热开槽调制小，因而齿面的加工留量可减少1/3-1/2.

齿轮轴采用加速加热淬火处理，齿面硬度可达到340HBW，综合力学性能良好。进一步改进工艺，可在齿轮轴满足技术要求条件下，取消调质处理，以缩短生产周期和降低产品成本。同时，工件加速加热时，在高温段的保温时间延长，加大工件透热深度，有助于齿轮轴整体强度提高，提高齿轮轴的产品性能和工件寿命。

该齿轮轴处理后装机生产使用，工件运转平稳，噪音小，耐磨性好，综合技术性能优良，生产运行效果令人满意。

空心辊中频感应加热淬火变形缺陷分析与工艺改进措施

当连轧热输出辊道大型空心辊采用45钢无缝钢管制成，两端热装配轴头。技术要求为：辊面硬度≥40HRC，辊面变形≤1.00mm，中部收缩≤0.70mm。热处理采用中频感应加热表面淬火，设备频率要在1-8KHZ，单圈感应器连续淬火加热喷水冷却。生产中发现，空心轴淬火出现较大的变形，而大轧辊类工件矫正十分困难，效果不好，造成不少工件因变形过大而报废。严重影响产品质量和正常生产，经济损失较大。试验和生产发现，辊面淬火后，出现辊面直径缩小而辊身伸长；空心棍表面淬火时，还产生辊面弯曲变形。分析认为，空心辊热处理出现的变形是感应加热中产生的热应力和组织应力引起工件不均匀塑性变形的结果。在热处理过程中，工件实际应力状态是热应力和组织应力符合作用的结果。

试验发现，这种符合作用表现为工件产生中部收缩和弯曲变形和淬火加热温度密切相关。分析认为认为这是感应加热升温快，过热度大，故奥氏体温度比Ac3高70-150℃。45号钢工件加热是840℃。奥氏体化还未完全完成，急冷后不 能获得完全马氏体组织，故相变应力并不明显，此时热应力起主导作用；当淬火温度升高，工件冷却后马氏体转变量加大，抵消了部分热量应力作用，使变形量减小；加热温度升至870℃时，工件完全奥氏体化，冷却中全部转变为马氏体，此时相变应力最大，工件变形量最小，淬火温度在升高，相变应力和870℃时一样，不在增大，而热应力由于温度升高而加大，热应力起主导作用，工件现实明显的热应力变形。由此可以看出，空心轴采用860-870℃感应淬火温度较佳。

因此提出一下措施进行淬火：

（1）工件感应淬火加热温度为860-870℃。

（2)工件旋转时不得晃动，注意尾架弹簧不可压的太紧；工件和感应器喷水位置应同心对中，感应器喷水器水平放置，不可歪斜。

（3）主轴旋转线速度应大于感应器上升速度，以使工件冷却均匀更好，工件表面硬化后硬度更均匀一致。喷水环喷水孔应分布均匀，进水口不少于3个，以保证喷水量稳定和均匀。

（4）回火时工件应凸面向上，两端垫起，以减少弯曲变形。

生产中采用上述工艺改进措施后，效果明显，空心棍中部收缩变形从1.10降至0.24,弯曲变形从1.30mm下降至0.30mm左右，满足了技术要求指标，产品想能优良，取得了良好的技术经济效益。