專利名稱：磨球的熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磨球的一種熱處理方法。
磨球是研磨設(shè)備中的主要易損件，為了提高磨球的使用壽命，人們首先想到的是采用熱處理方法來進行淬火強化，目前通常采用的工藝是將加工后的磨球，通過箱式爐加熱或通過隧道爐進行連續(xù)加熱，然后經(jīng)水一次性浸淬，再經(jīng)回火完成。這種熱處理方法，易造成加熱不均勻(由于是堆積式加熱)和淬硬層深淺不同，硬度分布不均勻等結(jié)果。而且使用證明，許多情況下上述方法處理后的磨球其壽命還不如不經(jīng)處理，主要是硬度不均易失圓而報廢。
我國專利85109476《高耐磨低錳鍛軋鋼球工藝》公開的是磨球的形變熱處理方法，這種方法對于節(jié)能和提高磨球的韌性都有好處，但在實際生產(chǎn)中，形變后的淬火溫度不容易穩(wěn)定地控制在理想范圍內(nèi)，這樣就易使磨球的淬火質(zhì)量產(chǎn)生波動;另外，該專利的淬火方式是磨球沿圓筒壁上的滾道向下滾動時水淬，比一般浸入式水淬有較大的淬火冷卻速度，對于增加淬硬層深度故然有益，但增加幅度有限，不能達到磨球淬硬層深度要求，因為鍛鋼球采用的材質(zhì)大多數(shù)淬透性不是很高，而形變熱處理提高的韌性，對該磨球的實際需要貢獻不大，因磨球的服役條件對韌性的要求不很大，一般ak≥5J/cm2即可達到要求，這個技術(shù)指標(biāo)一般熱處理方式都可達到。
本發(fā)明的目的旨在提供一種增加磨球的淬硬層并使其硬度分布均勻的熱處理方法，從而提高磨球的耐用度，采用這種工藝方法還易于實現(xiàn)機械自動化連續(xù)作業(yè)。
本發(fā)明的設(shè)計思路如下為了提高磨球的淬硬層和硬度，首先應(yīng)改進現(xiàn)在的冷卻方法，適當(dāng)提高冷卻速度，通常的方法有改變冷卻液使用鹽、堿水或采用噴淋冷卻，前者一是要增加成本，二是雖然能對批量加熱的磨球同時冷卻，但在冷卻過程中要進行攪拌是十分困難的，而采用噴淋方式又很不適合現(xiàn)在的批量加熱方式，如果制作多個噴頭，經(jīng)濟上不合算，實際中也難以實施。但如果能找到一種新的加熱方法，能夠快速單個連續(xù)加熱磨球，而采用噴淋冷卻(只需1個或幾個噴頭)是十分理想的，實驗證明，其淬硬效果也令人滿意。
感應(yīng)加熱法是快速加熱方法之一，但從各種資料的介紹和實際中的操作運用，這種方法一般適用于軸類、套筒類、齒輪類零件，而能否用于球類零件加熱尚無人研究，為此，發(fā)明人作了大量的實驗，如對Φ90的40Gr鍛鋼球采用中頻感應(yīng)透熱爐加熱并經(jīng)噴淋淬火處理后按附

圖1的測試方法得其硬度分布如表1，而對同樣的鋼球采用箱式加熱，經(jīng)浸淬后其硬度分布見表2。
對比表1與表2可知采用感應(yīng)加熱、噴淋冷卻淬火的磨球硬度平均提高到1.4倍，而且均勻、淬硬層深。
分析磨球能通過感應(yīng)透熱爐加熱均勻原因有以下三點①盡管磨球在透熱爐軸線方向的截面半徑是不相等的，但他的表面的曲率半徑是處處相等，這樣就避免了尖角效應(yīng)，不致于局部過熱。
②磨球材料是鐵磁性材料，鐵磁性材料存在著磁性轉(zhuǎn)變點(居里溫度點)，因此在感應(yīng)加熱時，零件的加熱速度不會是一個常數(shù)。在剛接通電流時，零件的表面加熱速度是很大的，當(dāng)表面出現(xiàn)超過磁性轉(zhuǎn)變點溫度的一薄層時，此薄層的μ值突然降為1，使得該層的電流密度下降，加熱速度減慢，而大的加熱速度移到較里的一層，這種加熱方法就是所謂的透入式加熱方法，盡管集膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)、環(huán)流效應(yīng)是隨工件表面與感應(yīng)回壁間隙的不等而影響不同，但是透入式加熱間隙大的地方恰是截面直徑最小的地方，因而可能達到均勻加熱。
③由于磨球需要的淬硬層深度超過了實際電流透入深度，因此心部的溫度還需要靠傳導(dǎo)式加熱，這樣就需要較長的加熱時間，這有助于均勻加熱，當(dāng)然必須保證表面不過熱，這可以通過調(diào)整輸入功率來達到。
本發(fā)明中冷卻淬火仍然保持有浸淬形成先噴后浸的二步冷卻法，以使磨球在高溫相變區(qū)的冷卻速度加速，而在低溫馬氏體相變區(qū)冷速降低，以盡可能地降低淬火應(yīng)力，同時保證磨球淬硬、淬深。
綜上所述，本發(fā)明的具體方案是磨球的熱處理淬火是采用中頻感應(yīng)透熱爐加熱，再經(jīng)先噴后浸的二步冷卻法完成。(保留后序的回火工藝)經(jīng)反復(fù)摸索實驗本發(fā)明的磨球加熱時間按t1＝aD2計算確定，其中系數(shù)a＝4-6.5s/cm2，D為磨球直徑。磨球噴淋時間按t2＝bD3/1000計算確定，其中系數(shù)b＝10-46s/cm3，D為磨球直徑。
根據(jù)上述公式操作時間，既能保證較高的質(zhì)量，又是最經(jīng)濟的時間。實驗證明加熱時間太短，將導(dǎo)致增大內(nèi)外溫差，或者造成表面過熱，或者造成心部溫度達不到，影響淬火質(zhì)量，加熱時間過長，雖然有益于減少內(nèi)外溫差，但卻增加損耗，影響生產(chǎn)率，嚴(yán)重時同樣會影響淬火質(zhì)量，使晶粒粗化。而噴淋時間一般應(yīng)大于2秒，低于2秒未起到二步法作用，實際上是一步法(當(dāng)然小于監(jiān)界淬火直徑的磨球用一步法也可)，噴淬時間也不能太長，否則后續(xù)的浸液冷卻失去了作用，嚴(yán)重時將導(dǎo)致磨球開裂，而且還影響生產(chǎn)率。
本發(fā)明所提供的熱處理方法，可使磨球淬硬層加深，其硬度提高1.4倍左右，且硬度分布均勻，使用壽命提高，同時，這種工藝方法易于實現(xiàn)機械自動化的連續(xù)作業(yè)。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的工藝作進一步的闡述圖1，是測量磨球硬度的測點分布圖;
圖2，是本發(fā)明的連續(xù)作業(yè)的工藝流程圖;
圖3，是本發(fā)明的中頻感應(yīng)爐的剖視圖。
實施例說明參見圖2，料倉9中的磨球10順導(dǎo)軌滾到推桿機構(gòu)1的前方，透熱爐2的進料口邊，在推桿1的推動下進入透熱爐2中，同時透熱爐2出口端，被擠出一已加熱好的磨球，它順導(dǎo)軌滾入噴淬室3，將原正在噴淋罩下噴淬的磨球擠出噴淋室使它落入續(xù)冷槽4中浸淬，續(xù)冷槽4中淬好的磨球最后滾到回火池5中;冷卻水可回收到蓄水池6中循環(huán)使用;透熱爐2由中頻電源8供電，推桿1的運動周期是根據(jù)熱處理工藝確定的(主要考慮噴淋時間t2和加熱時間t1)。
參見圖3，透熱爐2由爐襯14、絕緣層13，感應(yīng)器12及上下蓋板11和15組成，其爐襯14的內(nèi)徑按磨球直徑D的1.05-1.3倍為宜，透熱爐的長度則由加熱時間t1和推桿周期來確定。
具體實例1，對Φ90.40Cr磨球的熱處理，按上述工藝流程進行熱處理，其主要工藝參數(shù)為①推桿機構(gòu)t＝33s ②加熱溫度T＝920℃③中頻功率P＝92KW ④加熱時間t1＝490s⑤水壓P＝2kg/cm2⑥噴淋時間t2＝33s例2對直徑為φ50的膠囊狀磨球熱處理按上述工藝流程進行熱處理，其主要工藝參數(shù)為①t＝13s ②T＝920℃ ③P＝95kw④t1＝200s ⑤p＝1kg/cm2⑥t2＝13s例3對45＃φ90球的熱處理，其主要工藝參數(shù)為①t＝30s ②T＝900℃ ③P＝90kw④t1＝470s ⑤p＝2kg/cm2⑥t2＝30例4材質(zhì)GCr15，直徑φ30磨球的熱處理工藝參數(shù)為t＝1.5s T＝900℃ P＝85kwt1＝70s t2＝0(注)
因GCr15淬透性好，小直徑磨球可不必噴淬直接經(jīng)續(xù)冷槽滾出即可。
例5對材質(zhì)為T10鋼的φ60球的熱處理工藝參數(shù)為t＝9s T＝86℃ P＝85kwp＝2kg/cm2t1＝205s t2＝9s
權(quán)利要求
1.磨球的熱處理方法，包括有淬火加熱、冷卻、回火工藝，其特征在于磨球的淬火加熱是用中頻感應(yīng)透熱爐加熱的，其淬火冷卻采用先噴淬再浸淬的二步淬火冷卻法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨球在感應(yīng)爐中的加熱時間按t1＝aD2計算確定，其中系數(shù)a＝4-6.5s/cm2，D為磨球直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磨球熱處理方法，其特征在于磨球加熱后的噴淋淬火時間按t2＝bD3/1000計算確定，其中系數(shù)b＝30-50s/cm3，D為磨球直徑。
全文摘要
本發(fā)明所提供的磨球熱處理方法是將磨球在中頻感應(yīng)透熱爐中加熱，然后采用先噴淬再浸淬的二步淬火法，淬火介質(zhì)為水，再經(jīng)回火，磨球的加熱時間按t
文檔編號C21D1/62GK1058992SQ9110877
公開日1992年2月26日 申請日期1991年9月5日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月5日
發(fā)明者范浙肖, 張福根, 胡果平, 孫躍生 申請人:華新水泥廠