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    精密軸承的真空熱處理技術

    2018-12-24   來源:   點擊數:13次 選擇視力保護色: 杏仁黃 秋葉褐 胭脂紅 芥末綠 天藍 雪青 灰 銀河白(默認色)   合適字體大小:
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       中國鋼管信息港資訊部獲悉:表面淬硬層深度、硬度、金相組織等熱處理技術指標均較好的符合技術要求的規定。由于采用沿軸向掃描淬火的感應淬火技術,所以淬火區域沒有軟帶區。使用便攜式里氏硬度計檢測實物淬火區域的硬度,均在54~56HRC,硬度均勻一致。
      
      變形測量:相臨點跳動為0.30mm,端面跳動為0.05mm,符合技術要求。
      
      電耗測定:按GB/T17358統計測算一個周期內實際熱處理工藝電耗。經測算,一個生產周期內,采用感應淬火工藝的實際工藝電耗約為0.120kW·h/kg,采用整體淬火的實際工藝電耗約為0.306kW·h/kg,采用氣體滲氮的實際工藝電耗約為0.844kW·h/kg。由此可見,軸承套圈采用感應淬火技術實際工藝電耗比整體淬火節能約60.8%以上,比氣體滲氮節能約85.8%以上。
      
      生產效率方面,采用感應淬火的套圈比整體淬火生產效率高約3倍,比氣體滲氮生產效率高約30倍。
      
      通過合理的感應器設計以及采取適宜的工藝參數,特大特輕軸承套圈采用無軟帶感應淬火技術可以達到滿足設計要求的結果,此項技術已成功應用于批量生產,工藝穩定、質量可靠。
      
      沿軸向掃描感應淬火技術解決了特大軸承套圈常見的感應加熱軟帶缺陷,零件淬火區域硬度均勻一致。
      
      特大特輕軸承套圈采用無軟帶感應淬火技術不僅節約了大量能源,還大幅提高了生產效率,縮短了制造周期,降低了制造成本。
      
      (1)可以實現光亮熱處理。工件在低于大氣壓的壓力下加熱時,不接觸空氣,不發生表面變化。將爐內抽真空到0.1~1Pa時,工件內的雜質含量可以降低到1.5ppm(1ppm=0.0001%),所以工件實現了清潔光亮淬火的目的。
      
      (2)工件真空淬火后畸變小。如外徑65mm,壁厚2mm的9Cr18向心軸承套圈,經真空淬火后,其橢圓度較普通熱處理減小到1/8~1/9。
      
      (3)具有脫氣作用,提高被處理工件的力學性能和使用壽命。因為鋼鐵在冶煉時會吸氣(H2、N2、CO等),從而產生微小氣孔和氫脆,用真空技術可以將工件內的水分等不純氣體抽掉,使工件表面清潔光亮,不易發生氫脆。且因表面質量得到改善,工件耐磨性提高,其使用壽命可以提高30%~120%。
      
      (4)可以減少熱處理后的機加工余量。真空熱處理后沒有氧化脫碳現象,畸變很小,所以熱處理后可以減少加工甚至免去機加工。
      
      (5)分解氧化物。當真空度低于金屬或合金的相應氧化物的分解壓力時,其氧化物會發生分解,形成游離氧排出,使工件表面質量進一步提高,可活化工件表面。
      
      (6)操作環境清潔,操作自動簡便,屬無公害、無污染的清潔熱處理。
      
      生產案例
      
      小、微型精密軸承的主要失效形式是磨損及疲勞損壞,因此需要工件具有均勻的硬度,高的耐磨性、彈性極限和接觸疲勞強度,足夠的淬透性和韌性,以及微小的畸變。
      
      中國鋼管信息港資訊部獲悉:微型軸承材質為國產GCr15,軸承外圈直徑4~50mm,厚0.2~1.5mm,內圈直徑3~45mm,厚0.5~1.5mm,淬火硬度≥63HRC,金相組織符合JB/T 1255—2001《高碳鉻軸承鋼滾動軸承熱處理技術條件》中規定的2級隱晶或細小結晶狀馬氏體,均勻分布的細小殘留碳化物和少量殘留奧氏體。同一爐產品的硬度差≤1HRC,畸變≤0.01mm。對于精密軸承來說,其質量穩定性非常重要,其中熱處理起著很關鍵的作用,為此工藝裝備和工藝的確定顯得格外的重要。
      
      為此,我們選擇了北京機電研究所生產的WZC-45臥式雙室油氣淬真空爐,真空淬火油和回火油選擇了南京科潤工業介質有限公司的KR368真空淬火油和KR 535回火油。從2005年使用至今,兩個單位供應的產品質量良好,性能穩定,售后服務品質高。
      
      (1)WZC—45雙室油氣淬火爐
      
      該爐加熱功率60kW,爐膛加熱室尺寸為450mm×670mm×350mm,額定裝爐量120kg,最高工作溫度1300℃,爐溫均勻性±5℃,加熱室極限真空度6.6×10-3~6.6Pa,壓升率0.66Pa/h,淬火充氣壓力8.7×104Pa。這種爐型適合于小、微型軸承的淬火。
      
      為保證軸承套圈的淬火質量和產量,在淬火料筐內放三層料盤,根據不同型號的軸承套圈,每爐產量為40~70kg。由于真空加熱的速度比較慢,真空加熱時間是鹽爐的4~6倍,空氣爐的1.5~2倍,所以要進行預熱,使每層料盤上的套圈溫度能均勻。將預熱溫度設在700℃,從室溫升到700℃的加熱時間45min,在700℃保溫40min,真空度為40Pa;然后經15min升溫至835~845℃進行保溫50~90min(根據型號確定相應的淬火溫度和保溫時間),真空度為0.1Pa。對于軸承鋼而言,在900℃以下加熱,真空度越高,脫氣效果越好,表面越亮;但真空度也不能太高,否則會造成脫鉻,產品發生粘接,影響軸承的使用壽命。
      
      (2)淬火冷卻介質
      
      對于小、微型軸承,采用真空淬火時,其冷卻介質需要用真空淬火油,且真空淬火油必須滿足以下條件:
      
      ①蒸氣壓較低,一般在10-2~10-4Pa,以確保在10-1~10Pa真空度條件下,真空淬火油不會產生明顯揮發。
      
      ②雜質與殘碳少,酸值低。零件真空淬火后的表面光亮度應不低于標準試樣的70%。
      
      ③臨界壓強低,冷卻性能好。零件真空淬火后的硬度要均勻,達到常壓淬火硬度或更高。
      
      ④熱穩定性好,即抗老化性能好,使用壽命長。
      
      通過市場調研,我公司選擇了南京科潤工業介質生產的KR368真空淬火油,此真空淬火油能滿足產品的技術要求,具有光亮性好、易清洗、油的帶耗少、易抽真空,以及熱氧化而溫度性好等特點,所淬工件硬度均勻,畸變小。多年來油品質量穩定,使用壽命長,從2005年使用至今沒有整槽更換過新的淬火油,在正常消耗的情況之下,僅正常補充新油而已。
      
      在新油投入使用時進行脫氣處理,真空油的使用溫度控制在70~80℃。在加熱結束準備淬火時,料筐從加熱室進入淬火室時須立即關閉熱閘門,并對加熱室進行繼續抽真空,以保證加熱室的真空度始終高于淬火室,使兩室之間具有良好的隔熱密封狀態。淬火時油槽應充入4~6.7×104Pa的高純氮氣(99.999%),以保持油面壓強,抑制淬火油的揮發,降低淬火室油霧濃度。軸承套圈冷透后,出油槽瀝干殘油,并對淬火室抽真空,除去油霧氣,打開爐門出工件,停爐后加熱室應保持真空狀態(3.99×104Pa),防止空氣或者水分進入。當加熱室溫度小于300℃,淬火室再進行抽真空脫氣;當加熱室溫度降到250℃以下就可以切斷水、氣和電源了。
      
      (3)油浴回火爐
      
      能循環流動的油浴回火爐是為了確保小、微型精密軸承套圈的淬火應力消除充分,尺寸穩定性好,硬度均勻,不會導致成品裝配后因回火不充分而發生畸變。對回火油的要求是閃點高、油煙小、熱氧化穩定性好,以及使用壽命長。中國鋼管信息港資訊部獲悉
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