刻模铣床改造超音频数控淬火机霸

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刻模铣床改造超音频数控淬火机床山东德方液压机械股份有限技术处 (德州 253000) 付奎兵 许广娥 王 琨我公司生产的主导产品是以 自卸车液压系统缸 、泵、阀为主的液压元件 ，其中换向阀阀杆等轴类产品需高频淬火。原淬火工艺-直采用铁岭生产的GP100-C3电子管高频淬火机床 ，该设备功率大 (大于100kW)，加之设备老化经常出现电路故障 ，特别是在处理如图l所示的阀杆时，经常因为凶或槽边出现过烧现象造成局部裂纹 ，废品率达30%以上，并因此在主机厂出现阀杆断裂，造成大量的 三包”费用。

图1 阀杆结构由于中间 14mmL的存在，零件最薄处仅为3mm (加孔 iZl倒角则更薄)，空刀槽距离端面最薄处也仅有3mm，加之6- 6mmL的存在使该零件极易淬透并形成尖角效应。而我们采用的电子管高频淬火机床是多年的老设备 ，在电源的参数转换方面存在难以改变的局限性 ，电流振荡频率高达220～250kHz，加热温度高，用水做冷却介质的情况下冷却速度快，没有充分考虑局部因结构问题 而产生的过冷或过热，很难避免出现应力集中现象。

- 6-6均布为此，公司成立了改善小组，按精益生产的指导思想采用PDCA循环模式对上诉问题产生的原因进行彻底分析，并找到了解决问题的办法。

1.零件的结构特点及工艺缺陷气控换向阀为我公司 自卸系统控制油缸上下运动的关键部件，其油路的通流方向和上升、下降的快慢依靠换向阀阀杆与阀体的结构及相对位置的移动来实现。图1中的换向阀杆为中空结构，当直径为25mm的阀杆外径与过油槽全部接触时，油缸上下腔分别形成封闭腔为系统提供足够的压力；当中间空刀槽处与阀体过油槽接触时，系统可实现-定的卸荷，处于中停状态。

18 20w w， .年m e第tol硼work热ing l9SO.co毋m铹造 参磊 热加工 -2.原因分析结合零件的结构特点分析，壁蓖尖角是造成零件热处理缺陷的基础因素，电流高、冷却速度快是造成零件开裂的必然因素。对比发现 ，零件出现裂纹的位置大部分都位于 6mmL处。对开裂的零件做硬度检测，整个壁厚在 6mmL处都大干45HRC，证明已全部淬透，但零件在该处强度最低，产生的热应力超出了零件的屈服极限。

原有淬火设备零件的上下运动是靠液压传动、由行程开关控制，指定区域内只能按-定速度连续加热，无法降低薄壁处的加热温度。同时，槽边尖角不能圆滑过渡也是造成密封槽处裂纹的-个关联因素。用鱼刺图对影响产品质量的原因进行了排除，由于结构及成本因素除了控制尖角为圆角过渡外，无法改变材料 (如改为20CrMnTi渗碳会进-步增加成本)及图样尺寸，厂内暂无可替代的淬火冷却介质，只有采取更先进的工艺方法和控制手段来解决问题。

3.解决方案基于以上分析，我们按只要满足工作要求，尽量减少零件过热或过冷的程度和部位 ，不追求高硬度和整体淬火的指导思想 ，提出了自动分段淬火、减低淬火硬化程度的解决方案。

首先，从 自动分段加热人手，变行程开关控制为靠编程控制，加热时快速移开不需淬火的区域。

按照这个原则从公司淘汰的旧设备中筛选发现，昆明机床厂生产的X4222型刻模铣床可以实现该动作(-种铣齿轮泵泵体密封槽的专用设备)。

I全固态感应加热设备如图2所示，此机床工作原理为：数控柜发出数控指令，控制电动机3正反转，带动工作台升降机构4，实现工件的上升或下降。同时，数控指令控制电动机5旋转，通过带轮7、V带连接盘9、带轮10、旋转顶尖12，带动工件旋转，从而实现工件均匀淬火的 目的。关键是通过数控程序控制 ，在凶和槽边处停止加热 ，杜绝了裂纹产生的基矗同时为了让此机床有更广的适用范围，我们特增加了-套顶尖伸缩装置和滑台调整装置 ，以适应不同长短的轴类零件。

图 2I、20.支架 2.底座 3、5.电动机 4.工作台升降机构 6、9.连接盘 7、1O.带轮 8.V带 11.底盘 12.旋转顶尖 l3.前挡板 14.后挡板15.上顶尖 16.顶尖伸缩装置 l7.滑台调整装置 18.安装座 19.弯板其次，为了降低零件的淬硬程度 ，我们剔除了原高频淬火工艺，采用更先进、能耗更低的超音频淬火技术 ，以降低比功率，并与河南沈丘永达高频设备厂联系加装了-台WZP80型全固态感应加热装置，匹配了-台超音频变压器 (振荡频率为10～30kHz)，零件的进给速度为lm/min，电流为60A，在确保零件淬硬层深度不变的基础上降低了零件的加热温度，消除了因热应力集中而出现裂纹的必然因素。同时，由于该加热装置功率孝热效率高，能耗与原来相比可减少60%以上。

4.结语经过近两个月的改造及安装调试，该设备已正式投入生产 ，经过批次生产验证并经磁粉无损检测，再未发现裂纹。

同时提高了生产效率 ，单件加热时 间仅为30s，比原来节约5s，每天可多生产100件。利用公司的闲置设备 ，节省了新设备资金投入 (同类型数控淬火机床售价在57i元左右)。事实证明该技改项 目投资少 ，效果明显，在中小企业类似零件的热处理过程中极具推广价值。MW(20130311)热处理口诀箱式电炉淬火要点箱式电炉密封差 ，工件加热 防氧化，否则零件脱了碳，你的工作未到家。

炉门口前放木 炭，这是过去老办法，采用酒精滴入法，现在是个好办法。

如若零件密封好，表面光洁质量高，加热过程勤观察，防止电丝质量差。