大功率轴类工件淬火开裂临界条件测试系统及测试方法技术方案

本发明专利技术公开了大功率轴类工件淬火开裂临界条件测试系统及方法，包括加热装置、淬火液池、温度控制系统，加热装置与淬火液池中间设有可伸缩式保温隔板，所述加热装置包括多个淬火箱通道，在每个淬火箱通道上分别设有加热机构，温度控制系统对每个加热机构进行控制，测试方法包括针对轴类工件上截取的局部材料样本，按照淬火条件由缓到急的原则，进行呈梯度分布的、不同淬火条件的淬火试验，记录样本在淬火过程后是否发生开裂，以获得材料样本的临界淬火条件，淬火条件包括加热温度T和冷却速率R。本发明专利技术能够对大型轴类工件新产品试制过程中的工艺建立提供支撑，制定合适的热处理工艺方案，减少因淬火开裂造成的经济损伤，提高经济效益。经济效益。经济效益。

【技术实现步骤摘要】
大功率轴类工件淬火开裂临界条件测试系统及测试方法


[0001]本专利技术涉及机械结构质量分析及控制
，具体涉及一种大功率轴类工件淬火开裂临界条件测试系统及测试方法。

技术介绍

[0002]机械装备中的金属构件一般经锻造、热处理等工艺制造。其中，热处理过程中的淬火工艺是将钢加热到Ac3(亚共析钢)或Ac1(过共析钢)以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后快速冷却到Ms(马氏体转变起始温度)以下进行马氏体(或贝氏体)转变的热处理工艺。然而，淬火过程经常会发生各种问题导致工件失效。其中，工件的淬火开裂现象，因受到冶金质量、热处理工艺等多因素影响，且直接关系到产品的高质量生产，一直广泛关注。尤其对于大型轴类工件，造价成本高，淬火过程又位于整体工艺过程的尾端，一旦出现淬火开裂现象，整支工件随即失效报废，严重影响其高质量生产，并为企业带来巨大经济损失。
[0003]本领域的技术人员知晓，淬火开裂现象的发生与淬火工艺参数选择及材料状况等存在关联性，但确切的关联量化关系因工件材质及具体结构特点而异，尚不清楚。而对于大型轴类工件新产品，其材料的选择会根据使用方需求，随时进行调整。在这种情况下，对其淬火工艺的摸索建立就尤为重要。而要进行这项工作，首先需要获得大功率轴类工件材料的临界淬火工艺条件，即恰好造成淬火开裂的工艺参数。而获得这些参数，则需要通过一定的技术方案，大量的平行样本在多次淬火过程中建立。
[0004]传统淬火过程中，加热及保温过程一般在箱式淬火炉中进行。该类装置虽可设置确定的加热温度及保温时间，但在摸索材料临界淬火条件时，可提供的温度条件单一，无法高效、方便地获取系列平行样本在不同环境条件下的状态参数，进而影响到新产品的快速高质量生产。

技术实现思路

[0005]本专利技术就是为了克服上述现有技术存在的缺点，提供一种大功率轴类工件淬火开裂临界条件测试系统。本专利技术能够对大型轴类工件新产品试制过程中的工艺建立提供支撑，帮助生产企业制定合适的热处理工艺方案，减少因淬火开裂造成的经济损伤，提高经济效益，具有重要的实际应用价值。
[0006]本专利技术还提供一种大功率轴类工件淬火开裂临界条件测试方法。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：
[0008]一种大功率轴类工件淬火开裂临界条件测试系统，包括加热装置、淬火液池、温度控制系统，所述淬火液池位于加热装置的下方，加热装置与淬火液池中间设有可伸缩式保温隔板，通过可伸缩式保温隔板将加热装置与淬火液池分开，所述加热装置包括多个淬火箱通道，在每个淬火箱通道上分别设有加热机构，所述温度控制系统与每个加热机构连接，温度控制系统对每个加热机构进行控制，各个淬火箱通道分别设有通风通道，在每个淬火
箱通道上分别设有开关门。
[0009]所述温度控制系统采用温度梯度智能控制系统。
[0010]所述淬火液池内设有搅拌装置，淬火液池与进液管连接，淬火液池与排放管连接。
[0011]一种大功率轴类工件淬火开裂临界条件测试方法，采用上述测试系统，针对轴类工件上截取的局部材料样本，按照淬火条件由缓到急的原则，进行呈梯度分布的、不同淬火条件的淬火试验，并记录样本在淬火过程后是否发生开裂，以获得材料样本的临界淬火条件，淬火条件包括加热温度T和冷却速率R。
[0012]所述测试方法具体包括一下步骤：
[0013]1)选取多组大功率轴类工件材料平行样本，每组包含两块平行试样；
[0014]2)任意选取一组平行样本，将两块平行试样放入上述测试系统进行淬火试验；两块平行试样的加热温度分别设置为T
11
与T
12
，T
11
与T
12
之间的差异为ΔT1；
[0015]按设定温度加热并经保温过程后在冷却介质中进行快速冷却，冷却速率设定为相同值R
c
，完成淬火试验后，分别记录各试样淬火后是否发生开裂现象；
[0016]3)如果步骤2)中没有出现淬火开裂试样，则相应的试样进行回收，另选取一组平行样本，将该组两块平行试样放入上述测试系统进行淬火试验，将两块平行试样的加热温度均升高ΔT1'，并重复“步骤2”的试验过程；
[0017]4)如果步骤2)中出现任一块试样发生开裂现象，则另外选取一组新的平行样本，放入上述测试装置进行淬火试验；加热温度设置T
21
和T
22
，其中，T
21
＝T
11
‑
ΔT2，T
22
＝T
11
‑
2ΔT2；按设定温度加热并经保温过程后在冷却介质中进行快速冷却，冷却速率设定为相同值R
c
，完成淬火试验后，分别记录各试样淬火后是否发生开裂现象；
[0018]5)如果步骤4)中没有出现淬火开裂样本，则相应的试样进行回收，另选取一组平行样本，放入上述测试装置进行淬火试验，将两块试样的加热温度均升高ΔT2'，并重复“步骤4”的试验过程；
[0019]6)如果步骤4)中出现任一块试样发生开裂现象，则另外选取一组新的平行试样，重复步骤4)的试验过程，在该过程中两块平行试样的加热温度差值ΔT3设置为比ΔT2更小的值，淬火试样完成后，分别记录各试样淬火后是否发生开裂现象；
[0020]7)如果步骤6)中没有出现淬火开裂样本，则继续重复步骤5)；
[0021]如果“步骤6”中出现任一块试样发生开裂现象，则继续减小ΔT，并重复步骤6)中的试验过程；
[0022]如果ΔT取值已达到规定要求，则试验停止，将最后一次淬火试验中发生淬火开裂的样本所对应的淬火条件参数T,R
c
记为该类试样在冷却速率R
c
下的临界淬火条件；
[0023]8)选择不同冷却介质及改变搅拌速度，将淬火冷却速率改变为R
c
'，重复步骤2)至步骤7)，获得不同冷却速率下的临界淬火条件参数T',R
c
'；
[0024]9)分析在不同临界淬火条件下完成淬火试验的轴类工件材料样本的微观组织、硬度性能特征，筛选可用于大功率轴类工件整体结构淬火过程的条件参数。
[0025]其中每组实验的材料样本取自经锻造但未进行淬火处理的同批次、相同成分的轴类工件的接近冒口端位置。
[0026]所述步骤2)中ΔT1设置为50～100℃。
[0027]所述步骤4)中ΔT2设为20℃。
[0028]所述骤6)两个试样的加热温度差值ΔT3为10℃。
[0029]本专利技术的有益效果是：
[0030]1.本专利技术的大功率轴类工件淬火开裂临界条件测试系统及方法，便于对各个淬火箱通道加热工序的独立控制。本专利技术可以对大型轴类工件新产品试制过程中的工艺建立提供支撑，帮助生产企业制定合适的热处理工艺方案，减少因淬火开裂造成的经济损伤，提高企业经济效益。解决了现有技术在箱式淬火炉中加热及保温过程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大功率轴类工件淬火开裂临界条件测试系统，包括加热装置、淬火液池、温度控制系统，所述淬火液池位于加热装置的下方，加热装置与淬火液池中间设有可伸缩式保温隔板，通过可伸缩式保温隔板将加热装置与淬火液池分开，所述加热装置包括多个淬火箱通道，在每个淬火箱通道上分别设有加热机构，所述温度控制系统与每个加热机构连接，温度控制系统对每个加热机构进行控制，各个淬火箱通道分别设有通风通道，在每个淬火箱通道上分别设有开关门。2.如权利要求1所述的大功率轴类工件淬火开裂临界条件测试系统，其特征是，所述温度控制系统采用温度梯度智能控制系统。3.如权利要求1所述的大功率轴类工件淬火开裂临界条件测试系统，其特征是，所述淬火液池内设有搅拌装置，淬火液池与进液管连接，淬火液池与排放管连接。4.一种利用权利要求1至3任意一项大功率轴类工件淬火开裂临界条件测试系统的测试方法，其特征是，采用上述测试系统，针对轴类工件上截取的局部材料样本，按照淬火条件由缓到急的原则，进行呈梯度分布的、不同淬火条件的淬火试验，并记录样本在淬火过程后是否发生开裂，以获得材料样本的临界淬火条件，淬火条件包括加热温度T和冷却速率R。5.如权利要求4所述的大功率轴类工件淬火开裂临界条件测试方法，其特征是，所述测试方法具体包括一下步骤：1)选取多组大功率轴类工件材料平行样本，每组包含两块平行试样；2)任意选取一组平行样本，将两块平行试样放入上述测试系统进行淬火试验；两块平行试样的加热温度分别设置为T
11
与T
12
，T
11
与T
12
之间的差异为ΔT1；按设定温度加热并经保温过程后在冷却介质中进行快速冷却，冷却速率设定为相同值R
c
，完成淬火试验后，分别记录各试样淬火后是否发生开裂现象；3)如果步骤2)中没有出现淬火开裂试样，则相应的试样进行回收，另选取一组平行样本，将该组两块平行试样放入上述测试系统进行淬火试验，将两块平行试样的加热温度均升高ΔT1'，并重复“步骤2”的试验过程；4)如果步骤2)中出现任一块试样发生开裂现象，则另外选取一组新的平行样本，放入上述测试装置进行淬火试验；加热温度设置T
21
和T
22
，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟，丁宁，唐炳涛，刘哲，蔺立元，刘孝义，桑学科，刘永超，董双双，
申请(专利权)人：金雷科技股份公司，
类型：发明
国别省市：