擋板局部高頻淬火工藝的探索

摘 要：文章對某機(jī)型發(fā)動機(jī)中的擋板局部高頻淬火技術(shù)和裝備做以介紹。擋板工藝改進(jìn)前采用整體淬火工藝，但在實際生產(chǎn)過程中由于擋板臂薄散熱快，因此零件表面經(jīng)常出現(xiàn)硬度不足的現(xiàn)象，無法滿足工藝要求，而且整體淬火時間長，零件變形大。采用局部高頻工藝后不但可以克服表面硬度不足的缺陷，而且由于加熱時間短，零件變形小可以省去校正工序，從而降低了生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期。

關(guān)鍵詞：擋板；整體熱處理；局部高頻淬火

工藝改進(jìn)情況概述

擋板BS10-2-1702041采用整體淬火熱處理時，由于此零件屬于薄壁件，散熱較快，淬火后表面硬度經(jīng)常出現(xiàn)硬度不足的現(xiàn)象，又由于采用整體熱處理加熱時間長，零件變形大，校正工序復(fù)雜，給生產(chǎn)造成較大壓力。

工藝改進(jìn)為局部高頻淬火工藝的優(yōu)點

（1）采用局部高頻淬火工藝后，瞬間加熱，熱量集中且轉(zhuǎn)移速度快，淬火后零件表面硬度高且均勻，解決表面硬度不足的質(zhì)量缺陷。

（2）局部高頻淬火工藝加熱時間短，零件變形小，可以省去校正和時效工序，從而縮短生產(chǎn)周期。

（3）采用整體熱處理，淬火液使用好富頓G油，淬火后需要使用清洗機(jī)進(jìn)行清洗，工藝改為局部高頻淬火工藝后，淬火液使用水溶性的AQ251淬火液，淬火后不需清洗，達(dá)到節(jié)約能源，清潔生產(chǎn)的目的。

整體熱處理和局部高頻熱處理的工藝比較

整體熱處理工藝：

清洗工序時間：（40-60）分鐘

整體熱處理回火工序溫度和時間：（340±30）℃，（120-150）分鐘。

校正時效工序溫度和時間：（180±10）℃，（120-150）分鐘。

局部高頻淬火熱處理工藝：

高頻淬火工序電參數(shù)：高壓：10KV；槽壓：（5-7）KV；陽流：柵流=3：6

高頻淬火時間：3秒-5秒/6件。

回火工序溫度和時間：（360±20）℃，（90-120）分鐘。

試驗過程及數(shù)據(jù)

根據(jù)車間的現(xiàn)有條件，計算了擋板淬火所需要的機(jī)組功率、自行設(shè)計制造了擋板淬火感應(yīng)器和工裝夾具。并根據(jù)技術(shù)通知制定了試生產(chǎn)任務(wù)書，進(jìn)行了三小批生產(chǎn)試驗。

1 BS10-2-1702041擋板的外形尺寸及技術(shù)要求（見圖1）

擋板材料：45# 表面硬度要求：38-48HRc 翹曲要求：≤0.3mm

圖1 BS10-2-1702041擋板的外形尺寸及技術(shù)要求

2 擋板所需機(jī)組功率的計算過程

零件處理技術(shù)條件：

擋板材料：45# 表面硬度要求：38-48HRc 翹曲要求：≤0.3mm

（1）選定機(jī)組電流頻率：250kHz

（2）由于擋板需要使用的部位是零件圖所示的范圍（距上邊緣最小6mm范圍）

需要淬火的表面積：SL=6* L*d=8.2*0.8*6=40cm2

（3）選用高頻常用比功率的中限：

p0=1.1KW/cm2，以實現(xiàn)快速加熱。

（4）由于采用弓型感應(yīng)器，6片擋板加熱所需功率：

PL=p0×SL=1.1×40=44kw

（5）根據(jù)設(shè)備輸出功率公式，計算出實際高頻設(shè)備輸出功率：

Pj=PL/ηpηg=44/0.5=88KW。

（6）定使用GP-100-C3型電子管高頻設(shè)備供電，該設(shè)備的額定功率PE=100kw，頻率為250kHz。

3 感應(yīng)器及工裝夾具的設(shè)計與制造

根據(jù)電磁的鄰近效應(yīng)原理和擋板尺寸要求，將感應(yīng)器設(shè)計為弓形。為提高生產(chǎn)效率，設(shè)計的工裝一次可以加熱6片。感應(yīng)器采用7×7mm的方型紫銅管，11個直管，管口倒45度角，并依次焊接而成。由于焊接部位狹小，為保證焊口平滑，因此采用銀焊焊接。工裝夾具采用電木材料制成。

4 試驗數(shù)據(jù)

高頻試驗后，從中選取40件采用型號為HR150A洛式硬度機(jī)對擋板局部高頻淬火部位進(jìn)行硬度檢驗，用平臺和塞尺對擋板端面翹曲量進(jìn)行檢測。數(shù)據(jù)見表1。

表1 根據(jù)機(jī)加車間工藝參數(shù)要求，采取的試驗參數(shù)和結(jié)果

結(jié)論及體會：根據(jù)以上數(shù)據(jù)得出采用高壓10KV，槽壓輸出5-6KV，時間3-4秒，淬火硬度均勻，端面翹曲合格。還需指出的是在弓型感應(yīng)器的制作上直管間距必須均等，否則在感應(yīng)加熱時，由于“臨近效應(yīng)”造成零件受熱不均，淬火硬度不足。

根據(jù)實際情況設(shè)計制作了高頻淬火試驗工夾具和感應(yīng)器，編制了局部高頻淬火試驗工藝，經(jīng)過三小批試驗生產(chǎn)和實驗批試車試驗，能夠得出以下結(jié)論如下：

從加工工藝和產(chǎn)品質(zhì)量上看BS10-2-1702041擋板局部高頻淬火可以滿足設(shè)計要求，采用此種工藝：一是單件產(chǎn)品加熱時間短，翹曲變形小，二是利用AQ251淬火液淬火硬度高而均勻，不易產(chǎn)生表面軟點。

在降低成本方面，經(jīng)過工藝改進(jìn)和設(shè)計制作新型感應(yīng)器和工夾具大大提高了生產(chǎn)效率。原調(diào)質(zhì)工藝生產(chǎn)2600件（1批）裝料、加熱保溫、淬火、清洗時間約為6小時，回火時間為2.5小時，零件翹曲變形校直工序需3小時，因此保守計算總工時約需要11.5小時。而改用局部高頻淬火工藝后變形小，可以不進(jìn)行校直和時效工序，2600件（1批）淬火需要4小時，回火時間2.5小時，高頻淬回火火共需6.5小時。因此從成本上低于原調(diào)質(zhì)工藝，從以上兩方面的優(yōu)點看，擋板局部高頻淬火工藝在生產(chǎn)中有較大的應(yīng)用前景。