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大型托輪軸感應淬火的工藝分析

大型托輪軸的材料為40Cr鋼，重量約900-1200kg,兩端表面淬火硬度為HRC通40~45，淬硬層深度＞0.4mm.在通常情況下，高頻感應加熱表面淬火時，一次可以加熱的零件表面，是由高頻變壓器、感應器的效率、設備的輸出功率及零件加熱所需的單位功率決定。軸類零件的外表面加熱淬火，當加熱設備一定時，所能加熱的直徑與感應器有效圈的高度有關。軸外表面連續加熱時，在瞬時加熱面積一定的情況下，加熱帶的寬度和所能加熱的軸的直徑成反比，加熱帶的寬度是由感應有效圈的高度決定的。早期的凸輪感應器在有效圈兩端裝上導磁體板與短路環，同樣具有屏蔽效果，但損耗較大，現在已經被淘汰。由于托輪軸重量和尺寸較大，超過了一般淬火機床的適應范圍，為此，將托輪軸的一端用臥式淬火機床的卡盤卡緊，中部置于新制作的托車的支承輪上，為了避免劃傷軸的表面，支承輪用黃銅制作。淬火時，支承輪可以隨工件轉動。托車可以固定于支架的軌道上滾動，當托輪軸放于托車的支承輪上時，支承輪受很大的重力，因此，軸與支承輪之間也會產生較大的摩擦力。

托輪軸的感應加熱表面淬火表明，適當減小通常沿用的淬火感應圈有效圈的高度，可以增大軸類淬火的直徑，再對淬火機床稍作改裝，就可以在一定范圍內解決大型軸類的表面淬火問題了。

車軸感應淬火技術的發展

車軸是機車車輛中的部件之一,它直接關系到鐵道車輛行車安全。從19世紀中到20世紀初,各國對車軸的疲勞斷裂進行了大量的研究,如科學家Ｗｈｏｌｅｒ和Ｈｏｇｅｒ用全尺寸車軸進行車軸疲勞斷裂的研究,日本也對實物車軸進行了大量的試驗研究。對車軸疲勞強度和疲勞斷裂機理已研究很清楚,但鐵路車輛車軸疲勞斷裂依然存在。例如,在俄羅斯僅1993年在運用的220～250萬根車軸中,因疲勞裂紋而報廢的就達6800根。法國在高速鐵路系統的定期檢修中,將輪座磨去0.5mm深,以防止再次裂紋萌生。在日本新干線使用的所有車軸,運行 45萬公里后,用磁粉探傷儀進行檢查,每年進行磁粉探傷的車軸總數約2萬根。隨著高速鐵路在世界各國的興起和不斷發展,對車軸的安全使用性能提出了更高的要求。車軸的感應淬火40鋼車軸表面感應淬火強化工藝研究是我國高速鐵路的發展需要,填補國內在這項領域的技術空白。強化車軸表面,是提高車軸斷裂的重要措施。無論是法國、日本還是德國對高速運行下的車軸都進行了大量的研究和應用,日本、法國均采用低碳鋼制造車軸,并進行表面感應淬火處理。日本新干線的使用結果表明,這種車軸經表面感應淬火后,克服了車軸的斷裂,確保了行車安全。車軸材料我國的機車、車輛均采用碳素鋼車軸,縱觀總體情況,應該說碳素鋼車軸是成熟的、可靠的。對于高速列車車軸材料是選碳素鋼還是合金鋼,我國還沒有成熟的技術。由于各國的國情不同 ,技術觀點不同 ,選用的車軸材料不盡相同,但都屬于低碳鋼范疇。

感應淬火低碳鋼車軸表面采用感應淬火是提高其疲勞壽命為經濟而有效的方法。日本對此進行了詳細的試驗研究 ,并成功地運用在高速鐵路上。托車可以固定于支架的軌道上滾動，當托輪軸放于托車的支承輪上時，支承輪受很大的重力，因此，軸與支承輪之間也會產生較大的摩擦力。日本新干線在這方面工作早在 1948年就開始了 ,碳素鋼經調質處理后 ,再沿車軸縱向進行表面感應加熱淬火 ,在淬硬層內獲得非常細的馬氏體組織 ,使其表面硬度顯著增加。

長軸棒料感應調質處理技術要求、注意事項及工藝方法

長軸淬火后必須達到以下三點要求：

1. 工件淬火后不開裂。

2. 工件控制淬火變形(含變形數不超過預備量)。

3. 工件淬火啟硬度符合圖紙技術要求。

長軸類零件熱處理控制淬火變形韻操作注意事項：

1. 做好淬火前的準備工作，了解圖紙的技術要求，鑒別鋼材，檢查工件表面缺陷等。

2. 固定后進行加熱。

3. 檢查工件加熱前的變形是否大于0.2毫米。

4. 工件加熱時要緩慢升溫，一直升到組織變化溫度 。

5. 工件淬火冷卻時必須預冷淬火。

6. 工件淬火冷卻必須在靜水中進行，不能在循環水池中進行。

7. 細長的軸淬火前先經次預熱用500至600攝氏度，第二次預熱用600至650攝氏度完成后，零件以60攝氏度／小時再緩慢升溫到零件所要求的加熱淬火溫度。