1.滲碳淬火件及感應(yīng)淬火件取消回火
一些滲碳淬火件及感應(yīng)淬火件（如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的光桿軸等）取消回火直接使用，既可充分利用較高的殘余壓應(yīng)力，獲得較高的疲勞強(qiáng)度，又可以節(jié)省能源，簡(jiǎn)化工藝，節(jié)約工時(shí)、工裝及設(shè)備維修費(fèi)用。
應(yīng)用實(shí)例1：拖拉機(jī)齒輪滲碳、淬火后取消回火
我公司生產(chǎn)的東方紅-75型拖拉機(jī)第二軸齒輪（圖1，簡(jiǎn)稱第二軸），材料為20CrMnTi鋼，重量16.3kg，熱處理技術(shù)要求：齒面和心部硬度分別為56~63HRC和＞25HRC，滲碳層深度1.3~1.8mm，馬氏體及殘余奧氏體1~5級(jí)，碳化物1~5級(jí)，心部鐵素體1~5級(jí)，T面圓跳動(dòng)≤0.12mm，其余≤0.15mm。
（1）第二軸加工工藝路線
正火→機(jī)加工→清洗→滲碳→淬火→清洗→回火→噴丸清理→锪中心孔→校直→機(jī)械加工（第二軸軸徑磨削→主、從動(dòng)齒輪配對(duì)→包裝）。
（2）原熱處理工藝
第二軸滲碳采用RQ3-9-9型井式氣體滲碳爐，淬火采用RYD-100-8A型插入式電極鹽浴爐，回火常用RJ2-75-6型井式回火爐。第二軸滲碳、淬火及回火熱處理工藝見圖2。
第二軸原工藝采用滲碳后空冷，再進(jìn)行二次加熱淬火，最后進(jìn)行180℃×3h低溫回火。
（3）新的熱處理工藝
第二軸滲碳后空冷和二次加熱淬火的工藝不變，取消180℃×3h的低溫回火工序。
（4）新的加工工藝路線
正火→機(jī)加工→清洗→滲碳→淬火→清洗→噴丸清理→锪中心孔→校直→機(jī)械加工（第二軸軸徑磨削→主、從動(dòng)齒輪配對(duì)→包裝）。
（5）節(jié)能效果
每爐裝120件（40件/筐×3筐/爐）第二軸。一般工業(yè)用電價(jià)格按0.85元/kW·h計(jì)算。年產(chǎn)按45000件計(jì)算，年可節(jié)電10萬元以上。
應(yīng)用實(shí)例2：汽車變速器齒輪軸中頻淬火后取消回火
北京齒輪總廠通過對(duì)212型汽車變速器中間齒輪軸（下稱48軸，φ19.05mm×218mm）和倒擋齒輪軸（下稱94軸，φ19.05mm×76mm），表面經(jīng)中頻淬火后取消回火工序后的效果如下。
1）不同工藝條件下試樣表面硬度比較，試樣中頻淬火后，硬度值在58~60.5HRC，而淬火回火試樣硬度值55.5~57.0HRC，回火后硬度值下降了2~5HRC。
2）選50件48軸，中頻淬火后不經(jīng)回火直接磨削產(chǎn)品，經(jīng)無損檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)表面裂紋，存放半年后未發(fā)現(xiàn)表面裂紋。取消回火工藝的實(shí)際應(yīng)用情況表明，48軸中頻（8000Hz）淬火后不經(jīng)回火，經(jīng)校直的零件，尺寸變形穩(wěn)定性良好，也從未發(fā)現(xiàn)因淬火應(yīng)力導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋的現(xiàn)象。
3）選取48軸各30件中頻淬火后回火（160℃×2h）與不回火，校直后均存放半年，表面徑向跳動(dòng)基本上不發(fā)生變化，一般絕對(duì)值僅為0.01~0.02mm，變形量處于穩(wěn)定狀態(tài)中。
4）減少了淬火區(qū)長(zhǎng)度，使上述兩種產(chǎn)品的淬火加熱時(shí)間平均減少了10%~15%。綜合以上因素，取消回火工序，每年所帶來的直接經(jīng)濟(jì)效益在2.6萬元以上。
2.用振動(dòng)時(shí)效代替熱振動(dòng)時(shí)效方法
鑄鐵件及焊接件采用振動(dòng)時(shí)效消除殘余應(yīng)力比爐內(nèi)加熱法節(jié)能效果十分明顯，且方便易行，可顯著提高加工效率。通常情況下，振動(dòng)時(shí)效與熱時(shí)效相比，生產(chǎn)費(fèi)用可節(jié)省75%左右，能源消耗僅為熱時(shí)效的1/30，生產(chǎn)周期僅為熱時(shí)效的1/40~1/50。
通過對(duì)機(jī)床座及其他鑄鐵件進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效和熱時(shí)效處理對(duì)比試驗(yàn)，振動(dòng)時(shí)效能夠消除殘余應(yīng)力40%~60%，熱時(shí)效能夠消除殘余應(yīng)力50%~70%，振動(dòng)時(shí)效所消耗能源僅為熱時(shí)效的5%左右。
應(yīng)用實(shí)例：蘭州石油化工機(jī)器總廠生產(chǎn)的Z01.1.18機(jī)床座，材料為HT200，單件重量900kg，最大與最小壁厚分別為50mm和20mm。
（1）振動(dòng)時(shí)效工藝參數(shù)
根據(jù)工件的材質(zhì)、重量、幾何形狀的不同，合理選擇激振力的檔次等。振動(dòng)工藝參數(shù)見表1。
表1 振動(dòng)工藝參數(shù)
檔位 | 主振頻率 /（r·min-1） | 激振時(shí)間 /min | 振前 | 振后 | ||
Vo/V | Io/A | Vt/V | It/A | |||
3 | 4820 | 30 | 129 | 3.5 | 126 | 2.8 |
注：Vo、Io分別為振動(dòng)時(shí)效前電壓和電流，Vt、It分別為振動(dòng)時(shí)效后電壓和電流。
（2）應(yīng)力測(cè)試
找出殘余應(yīng)力較大部位進(jìn)行應(yīng)力測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)見表2。
表2 殘余應(yīng)力測(cè)試結(jié)果
工藝 | 鑄件 編號(hào) | 時(shí)效前應(yīng) 力/MPa | 時(shí)效后應(yīng) 力/MPa | 消除應(yīng)力 （%） | 平均值 （%） |
熱時(shí)效 | 3393 3394 | 14.8 13.7 | 7.0 5.4 | 53 61 | 57 |
振動(dòng)時(shí)效 | 3395 3396 | 15.7 15.4 | 8.1 9.0 | 48 42 | 45 |
從表2可以看出，熱時(shí)效與振動(dòng)時(shí)效分別能夠消除機(jī)床座殘余應(yīng)力的51%和45%，結(jié)果比較理想。對(duì)機(jī)床座其他部位也進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果與預(yù)期吻合。
（3）節(jié)能效果
熱時(shí)效與振動(dòng)時(shí)效耗能與成本比較見表3。
表3 熱時(shí)效與振動(dòng)時(shí)效耗能與成本比較
方法 | 耗能/（元·t-1） | 成本/（元·t-1） |
熱時(shí)效 | 21.14 | 119.20 |
振動(dòng)時(shí)效 | 0.76 | 2.00 |
從表3可以看出，振動(dòng)時(shí)效比熱時(shí)效節(jié)能96.8%，成本降低98%，因此采用振動(dòng)時(shí)效方法經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
作者：金榮植
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來源：《金屬加工（熱加工）》雜志
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