滚轮是机电厂调速器中的关键零件。其工作条件恶劣,零件在高速运转中承受挤压和扭转载荷作用,要求工件有高的疲劳强度和高硬度、韧性、弹性和优异的耐磨性、耐腐蚀性。工作寿命要求在400h以上。
滚轮材料为GCr15钢。该零件属变截面套类零件,加工精度高。采用原传统工艺淬、回火后,发现15%零件工作寿命达不到400h而提前早期失效。
检验分析早期失效滚轮发现,其金相组织为粗大针状马氏体,其性能脆,强度低。分析认为,这是由于零件淬火温度控制不当和淬火前组织粗大所致;同时由于变截面结构,滚轮厚壁部位淬火时淬不透,表面组织不一致,导致产生组织应力;精加工时,磨削参数不当易产生微裂纹;零件耐磨性差,微裂纹在高疲劳应力下扩展致使零件开裂和碎裂失效。
试验对滚轮外表面进行感应热处理,取得成功。
选用80kw超音频感应加热设备进行淬火热处理,进给速度为12.7mm/s,淬火硬度为58-62HRC,硬化层厚度为0.4mm,组织为细小马氏体和均匀分布少量细小碳化物。
感应淬火要求淬火前进行预备热处理,细化组织,获得细化珠光体,淬火后才能得到细小马氏体组织。
采用感应淬火处理后,零件工作650h仍可继续使用。由于感应淬火处理几乎没有变形,且变截处的硬度均匀一致,内应力小,故工作时不易产生开裂。其耐磨性、耐冲击性和抗疲劳强度提高,服役寿命长。
采用超音频感应加热设备对滚轮外表面进行淬火热处理,不仅无开裂缺陷,而且使用寿命也大大提高,满足了工作的需要。更好的是此工艺适合大批量大规模生产,可以大大提高工人的生产效率。
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