軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法
【專利摘要】本發明提供了一種軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法，所述方法步驟包括：（1）確定單根軸的水淬工藝；（2）建立修正后的水淬時間計算公式；（3）通過試驗方法、數值模擬方法或經驗估測方法獲取修正系數；（4）計算出修正后的水淬時間或水-空交替淬火冷卻工藝中每段水淬時間，得出并執行修正后的淬火冷卻工藝；（5）對處理的產品進行性能檢測、統計評估，然后根據評估結果再對修正系數進行調整。本發明所述的一種軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法，對避免水淬開裂和減小產品性能波動具有重要的意義。
【專利說明】軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種淬火冷卻工藝，具體地，涉及一種軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法.【背景技術】
[0002]淬火是將淬火件加熱到奧氏體溫度，然后快速冷卻到一定溫度以下以獲得馬氏體或貝氏體組織的過程。為了避免產生淬火裂紋，合金鋼一般采用油淬，而較少采用水淬。合金鋼水淬一般采用間歇淬火或水-空交替淬火來避免開裂的產生。因此，合金鋼水淬的技術關鍵是控制水淬與空冷的時間，也就是精確執行水一空交替控時淬火冷卻工藝。
[0003]經對現有技術文獻檢索發現，陳乃錄、左訓偉、徐駿、張偉民.數字化控時淬火冷卻工藝及設備的研究與應用，金屬熱處理，2009，34 (3):37-42文章提出水-空交替控時淬火冷卻工藝。具體方法是將淬火冷卻分三個階段進行，第一階段為預冷階段，第二階段為水-空交替淬火冷卻階段，第三階段為自然空冷階段。在預冷階段，合金鋼件采取空冷的方式進行緩慢冷卻，直到合金鋼件表面冷卻到Al以上或以下的某一溫度區間，其結果是減少了合金鋼件的熱容量，加速了第二階段的冷卻效果。在水-空交替淬火冷卻階段，采用快冷(水冷)與慢冷(空冷)交替的方式進行，合金鋼件在第一次水淬過程中，合金鋼件表層快冷到Ms點以下某一溫度并保持一定時間后，在表層獲得部分馬氏體；合金鋼件在第一次空冷過程中，次表層的熱量傳向表層，使表層的溫度升高，結果是表層剛剛轉變的馬氏體發生自回火使表層的韌性和應力狀態得到調整，避免了表層馬氏體組織產生開裂。然后再重復水與空氣的交替淬火冷卻，直到合金鋼件某一部位的溫度或組織達到要求。完成第二階段淬火冷卻后，將合金鋼件放置在空氣中進行自然冷卻，直到合金鋼件的心部溫度低于某一值后進行回火。該文獻技術對于避免合金鋼件開裂有明顯效果，但是，該文獻沒有涉及軸件排布密度變化所引起的水的流動狀態和水溫變化對淬火冷卻工藝的影響，而水的流動狀態和水溫變化對水的冷卻強度有顯著的影響，也就是說隨著水的流動狀態和水溫變化，水與淬火件之間的界面換熱系數也發生明顯變化，考慮水的流動狀態和水溫變化對避免水淬開裂和減小產品性能波動具有重要的意義。

【發明內容】

[0004]針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在于提供一種軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法，該方法對避免水淬開裂和減小產品性能波動具有重要的意義。
[0005]為實現以上目的，本發明提供一種軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法，所述方法包括如下步驟:
[0006]( I)確定單根軸的水淬工藝；
[0007](2)建立修正后的水淬時間計算公式，
[0008]式中為修正后的水淬時間；K為修正系數為單根軸的水淬時間；
[0009](3)通過試驗方法、數值模擬方法或經驗估測方法獲取修正系數；[0010](4)計算出修正后的水淬時間或水-空交替淬火冷卻工藝中每段水淬時間，得出并執行修正后的淬火冷卻工藝；
[0011](5)對處理的產品進行性能檢測、統計評估，然后根據評估結果再對修正系數進行調整。
[0012]優選地，通過試驗方法、數值模擬方法或經驗估測方法獲取修正系數，具體的:
[0013]方法一:試驗方法
[0014]獲取軸在不同直徑下的水平層兩軸之間中心距的影響系數a、上下層兩軸之間中心距的影響系數b、單層軸數量的影響系數C、層數量的影響系數d，然后通過公式K OC (a，b，c，d)獲取修正系數；
[0015]方法二:數值模擬方法
[0016]首先通過測量和計算得到不同裝夾方式的換熱系數，然后針對裝夾方式下某一位置(例如:要求保證力學性能的位置)的軸進行溫度場的模擬，并將模擬結果與單根軸冷卻的溫度場進行對比，通過對比得出裝夾方式下要獲得與單根軸相同冷卻狀態所需要的水冷時間，將單根軸的水冷時間做分母，裝夾方式下所需要的水冷時間做分母，即得出修正系數；
[0017]方法三:經驗估測方法
[0018]對于不同裝夾方式采取經驗方式估計修正系數，并通過生產測試進行修正。
[0019]優選地，所述修正方法適用于水、鹽水和各類水溶性介質。
`[0020]優選地，所述修正方法適用于水淬、水-空交替淬火冷卻和各類間歇式淬火冷卻。
[0021]優選地，所述修正方法適用于各類長軸件、長的方形件和各類異形軸類件。
[0022]優選地，所述修正方法適用于軸件水平排布和軸件垂直排布。
[0023]與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果:
[0024]本發明所述一種軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法，對避免水淬開裂和減小產品性能波動有重要的意義。
【具體實施方式】
[0025]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。
[0026]實施例1
[0027]某合金鋼件水淬，合金鋼件尺寸:Φ80*5000(πιπι)，采取水平加熱和水平淬火冷卻。裝夾方式是:水平放置8根，每兩根中心距160mm ;上下放置5層，每兩層中心距160mm ;通過試驗得出:單根軸浸水時間為240s時獲得滿足要求的產品性能。要求對目前的裝夾方式下的淬火冷卻工藝進行修正。
[0028]依據數值模擬法獲取修正系數為1.25，則按照修正后水淬時間計算公式 計算，該裝夾方式浸水時間應為300s，按照這個時間對合金鋼件進行浸水冷卻，從
而獲得與單根軸淬火相近的產品性能。
[0029]實施例2[0030]某合金鋼件采用水-空交替淬火冷卻工藝淬火，淬火介質為水和空氣，合金鋼件尺寸:Φ 150*5000 (mm)，采取水平加熱和水平淬火冷卻。裝夾方式是:水平放置6根，每兩根中心距300mm ;上下放置4層，每兩層中心距300mm。要求給出修正后的水-空交替淬火冷卻工藝。
[0031]方法如下:
[0032](I)確定單根軸的水-空交替淬火冷卻工藝，即第一次水冷120s+空冷150s+第二次水冷180s+空冷200s+第三次水冷150s ;
[0033](2)修正后的水淬時間計算公式
[0034]式中為修正后的水淬時間；K為修正系數為單根軸的水淬時間；
[0035](3)經驗估測法獲取修正系數為1.20 ；
[0036](4)根據(2)公式計算出修正后的水-空交替淬火冷卻工藝中每段水淬時間，得出修正后的水-空交替淬火冷卻工藝為:第一次水冷144s+空冷150s+第二次水冷216s+空冷200s+第三次水冷180s，并執行該工藝；
[0037](5)對處理的產品進行性能檢測、統計評估，然后根據評估結果再對修正系數進行調整。
[0038]實施例3
[0039]某合金鋼件采用聚合物類水溶性介質淬火，合金鋼件尺寸:Φ80*5000 (mm)，采取垂直加熱和垂直淬火冷卻。裝`夾方式是:圍繞中心按照每兩根軸中心距200mm的方式吊裝20根軸。通過試驗得出:單根軸浸入聚合物類水溶性介質時間為360s時可以獲得滿足要求的產品性能。要求對目前的裝夾方式下的淬火冷卻工藝進行修正。
[0040]依據數值模擬法獲取修正系數為1.20，則按照修正后水淬時間計算公式 計算，該裝夾方式浸入聚合物類水溶性介質時間應為432s，按照這個時間對合金鋼
件進行浸入聚合物類水溶性介質冷卻，從而獲得與單根軸淬火相近的產品性能。
[0041]以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發明的實質內容。
【權利要求】
1.一種軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: (1)確定單根軸的水淬工藝； (2)建立修正后的水淬時間計算公式，t修正=K*t標準 式中:tifcE為修正后的水淬時間；K為修正系數Aigii為單根軸的水淬時間； (3)通過試驗方法、數值模擬方法或經驗估測方法獲取修正系數； (4)計算出修正后的水淬時間或水-空交替淬火冷卻工藝中每段水淬時間,得出并執行修正后的淬火冷卻工藝； (5)對處理的產品進行性能檢測、統計評估，然后根據評估結果再對修正系數進行調難iF.0
2.根據權利要求1所述一種軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法，其特征在于，步驟(3)中，通過試驗方法、數值模擬方法或經驗估測方法獲取修正系數，具體的: 方法一:試驗方法 獲取軸在不同直徑下的水平層兩軸之間中心距的影響系數a、上下層兩軸之間中心距的影響系數b、單層軸數量的影響系數C、層數量的影響系數d，然后通過公式K ?C (a，b，c，d)獲取修正系數； 方法二:數值模擬方法 首先通過測量和計算得到不同裝夾方式的換熱系數，然后針對裝夾方式下某一位置的軸進行溫度場的模擬，并將模擬結果與單根軸冷卻的溫度場進行對比，通過對比得出裝夾方式下要獲得與單根軸相同冷卻狀態所需要的水冷時間，將單根軸的水冷時間做分母，裝夾方式下所需要的水冷時間做分母，即得出修正系數； 方法三:經驗估測方法 對于不同裝夾方式采取經驗方式估計修正系數，并通過生成測試進行修正。
3.根據權利要求1或2所述一種軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法，其特征在于，所述修正方法適用于水、鹽水和各類水溶性介質。
4.根據權利要求1或2所述一種軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法，其特征在于，所述修正方法適用于水淬、水-空交替淬火冷卻和各類間歇式淬火冷卻。
5.根據權利要求1或2所述一種軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法，其特征在于，所述修正方法適用于各類長軸件、長的方形件和各類異形軸類件。
6.根據權利要求1或2所述一種軸在不同排布密度下的水淬工藝修正方法，其特征在于，所述修正方法適用于軸件水平排布和軸件垂直排布。
【文檔編號】C21D9/28GK103484658SQ201310351723
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年8月13日 優先權日:2013年8月13日
【發明者】陳乃錄, 左訓偉, 戎詠華 申請人:上海交通大學