專(zhuān)利名稱(chēng)：電液錘錘桿的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鍛壓設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電液錘錘桿的制造方法。
背景技術(shù)：
電液錘是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的取代蒸汽錘的新一代節(jié)能設(shè)備。由于其具有節(jié)能降 耗、不污染環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被國(guó)內(nèi)外許多專(zhuān)業(yè)鍛造廠家使用。但電液錘(特別是自由鍛錘) 有一個(gè)致命的弱點(diǎn)，就是錘桿使用壽命大大低于蒸汽錘錘桿的使用壽命。由于電液錘是利用柔性鍛造的原理，將錘桿直徑設(shè)計(jì)的比較細(xì)(一般在Φ70 90mm左右)，比原蒸汽錘粗錘桿直徑小一倍，重量減輕2/3左右。原設(shè)計(jì)者初衷的想法是 讓錘桿變細(xì)，減少桿件的剛性，增加它的柔性(即外強(qiáng)內(nèi)韌)，選擇了價(jià)格昂貴的高強(qiáng)度材料 (如12Cr2Ni4M0V、34CrNi3M0)制作。即使這樣在鍛造使用過(guò)程中仍然發(fā)生頻繁折斷現(xiàn)象， 嚴(yán)重影響了生產(chǎn)。就錘桿的破壞形式而言，疲勞破壞是電液錘錘桿主要失效形式。生產(chǎn)過(guò)程中，受非 對(duì)稱(chēng)循環(huán)應(yīng)力作用的錘桿(如偏心打擊)或重?fù)魰r(shí)錘桿產(chǎn)生側(cè)向彎曲，垂直應(yīng)力和水平應(yīng)力 將同時(shí)作用在錘桿內(nèi)部。雖然受力的最大值小于材料的強(qiáng)度極限，但錘桿表面的加工缺陷 或內(nèi)部的非金屬夾雜物將導(dǎo)致金屬表面或內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力集中，出現(xiàn)局部屈服或滑移，形成 三種形式的疲勞裂紋源表面疲勞裂紋、內(nèi)部疲勞裂紋以及危險(xiǎn)截面疲勞裂紋。這三種疲勞 裂紋發(fā)展的最終
結(jié)果是使錘桿斷裂失效。斷裂多發(fā)生在錘頭上方與電液錘聯(lián)接板根部這段錘桿的中間 部位。就其原因而言，由于錘桿在工作過(guò)程中，受力情況比較復(fù)雜，應(yīng)力變化劇烈，特別是在 錘頭加速下落沖擊金屬使其變形，在使金屬變形的同時(shí)，錘桿自身受到極大的反作用力，工 作中錘桿沿軸向連續(xù)地往復(fù)運(yùn)動(dòng)，承受著周期性的沖擊載荷，當(dāng)錘桿落到下使點(diǎn)時(shí)錘桿受 力最大，桿身?yè)隙萫也為最大。因此，要求電液錘桿力學(xué)性能均勻，內(nèi)在質(zhì)量?jī)?yōu)良，并且具有較好的熱強(qiáng)性。連續(xù) 往復(fù)垂直運(yùn)動(dòng)中的錘桿，不但承受極大的壓應(yīng)力，并且還受到幾乎與壓應(yīng)力等值的拉應(yīng)力。 在錘擊階段，應(yīng)力波峰值的大小主要取決于沖擊速度和鍛件和鍛件被擊瞬間的力學(xué)特性， 以及錘桿錘頭(模鍛)的幾何尺寸和物理力學(xué)性質(zhì)。傳統(tǒng)制造錘桿的工藝流程為下料一加熱一自由鍛拔長(zhǎng)一熱處理(正火+調(diào)質(zhì)處 理)一機(jī)加工出成品，選用12Cr2Ni4MoV或34CrNi3Mo為材料，以上工藝得到的錘桿平均打 擊次數(shù)不足6. 5萬(wàn)次就發(fā)生疲勞斷裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠顯著提高電液錘錘桿使用壽命的的電液錘錘桿制 造方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)的電液錘錘桿的制造方法，其特征在 于包括以下步驟(1)選材，選用電渣鋼冶煉制得的鍛材作為鍛件毛坯，對(duì)該鍛件毛坯的表面進(jìn)行剝皮后 再進(jìn)行探傷，此步驟能夠很好的保證優(yōu)質(zhì)的鍛件毛坯進(jìn)入下一步驟。(2)加熱，將鍛件毛坯放入加熱爐中進(jìn)行加熱，加熱溫度為1200士 10°C，此溫度能 夠保證鍛件毛坯不會(huì)過(guò)熱、過(guò)燒；
(3 )鍛造，在自由鍛錘上將加熱后的鍛件毛坯鍛壓成規(guī)定形狀和尺寸的半成品，保證總 鍛造比> 3，始鍛溫度為1180士 10°C，終鍛溫度> 850°C，鍛后進(jìn)行三鐓三拔，采用三鐓三拔 工藝后，合金的粗大晶粒通過(guò)晶粒內(nèi)部的滑移、孿生，晶粒轉(zhuǎn)動(dòng)等機(jī)制變得細(xì)小均勻；
(4)鍛后熱處理，正火處理，在鍛后熱處理爐中加熱至880士10°C，并保溫3. 5 4小時(shí) 后出爐空冷，正火處理后使得鍛件毛坯晶粒細(xì)化和碳化物分布均勻化；
(5)粗加工并保證錘桿表面粗造度Ra3.2，在裝配密封件處的活塞外圓上加工符合尺寸 的凹槽，然后將活塞頭加熱到350 400°C，保溫2小時(shí)后對(duì)凹槽進(jìn)行堆焊錫青銅，焊平為 止；
傳統(tǒng)的一般是先堆焊銅合金(錫青銅Sn-Cu)，再劃線加工密封槽溝，該堆焊工藝?yán)速M(fèi)大 量昂貴的銅焊絲。經(jīng)分析銅合金層在活塞表面僅為1mm，它在錘桿工件中起保護(hù)液壓缸，防 止內(nèi)表面的磨損。而上述錘桿活塞加工方法將錘桿活塞外圓(即在裝配密封件的溝槽位 置)加工深為3mm左右的溝槽，然后將活塞頭預(yù)熱(加熱到350 40(TC，保溫2小時(shí))進(jìn)行 堆焊錫青銅，焊平為止，由此生產(chǎn)成本降低10%。(6)探傷并作相應(yīng)的調(diào)質(zhì)處理，如果探傷發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷，采用油淬調(diào)質(zhì)，使表面 硬度為36 40HRC ；如果探傷后符合要求，則采用水淬加K油冷卻，中溫回火加快冷，后去 應(yīng)力回火。淬火后應(yīng)及時(shí)回火，回火時(shí)間間隔< 2小時(shí)，使表面硬度為36 40HRC ；調(diào)質(zhì)中 錘桿的機(jī)械性能要求Rm彡900Mpa, Rel彡785
MPa, A5 彡 14%, Z 彡 40%, Ak 彡 55J。(7)半精加工，按規(guī)格在未堆焊錫青銅的活塞外圓上加工凹槽； (8 )精磨，將錘桿精磨到圖紙尺寸并留出氮化層量；
(9)氮化處理，去除精磨后的錘桿表面的油跡，首先將該錘桿裝入氣氛氮化爐中并在溫 度為200士 10°C爐溫中保溫4小時(shí)，然后加熱至510 520°C，并在該溫度區(qū)間保溫50 60小時(shí)，最后升溫至560 570°C進(jìn)行退氮處理，即在560 570°C之間保溫3小時(shí)后爐冷 < 180°C后再進(jìn)行空冷，使氮化層深彡0. 3mm ；
(10)拋光，使氮化處理后的錘桿消除表面應(yīng)力，同時(shí)能夠使錘桿表面粗糙度降低，以獲 得光亮、平整表面。作為優(yōu)選步驟(6)中當(dāng)探傷符合要求時(shí)，淬火加熱溫度為850 860°C，在850 860°C溫度中保溫3. 5 4小時(shí)，然后預(yù)冷1 2分鐘再水冷6分鐘后轉(zhuǎn)入K油冷卻，然后 進(jìn)行回火加熱，升溫至460 490°C，在460 490°C溫度區(qū)間保溫5. 5小時(shí)，再進(jìn)行水冷5 分鐘，最后進(jìn)行去應(yīng)力處理加熱至280 300°C，保溫5小時(shí)后進(jìn)行空冷。作為優(yōu)選步驟(9)中氣氛氮化爐爐溫從200士 10°C到510 520°C的升溫階段， 氮分解率控制在零的范圍內(nèi)。作為優(yōu)選步驟(9)中氣氛氮化爐爐溫在510 520°C之間保溫50 60小時(shí)，由 強(qiáng)滲和擴(kuò)散兩個(gè)階段組成，其中在強(qiáng)滲階段保溫15 20小時(shí)，氮分解率控制在18 25% 之間，在擴(kuò)散階段保溫35 40小時(shí)，氮分解率控制在35 40%之間，以上特別是采用二階段氣體氮化工藝，這對(duì)錘桿壽命的提高起到關(guān)鍵性的作用，這種處理方式能夠使錘桿具有 更加優(yōu)異的耐磨性、耐疲勞性、耐蝕性及耐高溫性能。 氮化工藝對(duì)錘桿的強(qiáng)化作用分析
氣體氮化能有效提高工件的表面硬度、疲勞強(qiáng)度和紅硬性。氮化機(jī)理將氮滲入鋼件表 面的過(guò)程稱(chēng)為鋼的氮化。主要在鋼件表面形成致密而化學(xué)穩(wěn)定性較高的化合物層。其主要 組織是α相以及和它共格聯(lián)系或獨(dú)立的氮化物。氮化物層的性能
1)表面的高硬度和耐磨性。其高硬度是由于合金氮化物的彌散硬化作用所致。氮化 物本身具有很高硬度，并且晶格常數(shù)比基體α -Fe大得多，因此，當(dāng)它與母相保持共格聯(lián)系 時(shí)，會(huì)使母相晶格產(chǎn)生很大的彈性畸變。由于與母相共格的氮化物顆粒周?chē)膹椥曰儜?yīng) 力場(chǎng)的作用，使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受阻，從而產(chǎn)生顯著的強(qiáng)化效果。2)疲勞強(qiáng)度。由于析出比容較大的氮化物相，使氮化層產(chǎn)生較大的殘余壓應(yīng)力。 表層殘余壓應(yīng)力的存在，能部分地抵消在疲勞載荷下產(chǎn)生的拉應(yīng)力，延緩疲勞破壞過(guò)程，使 疲勞強(qiáng)度顯著提高。同時(shí)氮化還使工件的缺口敏感性降低。氮化處理提高疲勞強(qiáng)度的效果 隨著氮化層的加深而升高，但是過(guò)厚的氮化層表面出現(xiàn)大量脆性ε相，反而引起疲勞強(qiáng)度 降低。本發(fā)明的效果電液錘錘桿的使用壽命大幅度提高，在其他條件不變的情況下，平 均錘擊次數(shù)由原來(lái)的6. 5萬(wàn)次提高到120萬(wàn)次，提高了近18倍。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。以三根雙3t錘桿為例，按照以下三個(gè)實(shí)施方式分別進(jìn)行制造 實(shí)施例1
按照如圖1所示的流程，其制造過(guò)程如下
(1)選材，選用電渣鋼冶煉制得的鍛材作為鍛件毛坯，對(duì)該鍛件毛坯的表面進(jìn)行剝皮后 再進(jìn)行探傷，其中電渣鋼冶煉制得的鍛材材質(zhì)為42CrMo，選用該材料主要有如下優(yōu)勢(shì)一 個(gè)是材料成本大約降低3/4，另外一個(gè)是該材料強(qiáng)度、淬透性高，韌性好，淬火時(shí)變形小，高 溫時(shí)有較高的蠕變強(qiáng)度和持久強(qiáng)度；探傷后應(yīng)保證鍛件毛坯內(nèi)部及表面不允許有任何影響 強(qiáng)度的裂紋缺陷，且表面不允許有劃傷，其超聲波探傷缺陷當(dāng)量應(yīng)< Φ2。選材原則是根據(jù) 設(shè)備的噸位及工藝操作特點(diǎn)，并適當(dāng)考慮制造質(zhì)量和成本，在設(shè)計(jì)部門(mén)的指導(dǎo)下按照上述 要求做出最優(yōu)化的選擇。(2)加熱，將鍛件毛坯放入加熱爐中進(jìn)行加熱，加熱溫度為1170°C，要求鍛件毛坯 不得過(guò)熱、過(guò)燒；
(3 )鍛造，在自由鍛錘上將加熱后的鍛件毛坯鍛壓成規(guī)定形狀和尺寸的半成品，保證總 鍛造比為3，始鍛溫度為1140°C，終鍛溫度850°C，鍛后進(jìn)行三鐓三拔；
(4)鍛后正火處理，將鍛件毛坯裝入250KW井爐中，在250KW井爐中加熱至870°C，并保 溫3. 5小時(shí)后出爐空冷；(5)粗加工，在裝配密封件處的錘桿活塞外圓上加工符合尺寸的凹槽，即將粗加工 后的活塞外圓(即在裝配密封件的溝槽位置)加工深為3mm左右的溝槽，粗加工后精度為 Ra3. 2μπι，然后將活塞頭加熱到350°C，保溫2小時(shí)后對(duì)凹槽進(jìn)行堆焊錫青銅，焊平為止。(6)探傷并作相應(yīng)的調(diào)質(zhì)處理，采用MT+UT的探傷方式，即先進(jìn)行磁粉檢測(cè) (Magnetic Particle Testing,縮寫(xiě)符號(hào)為MT)，然后進(jìn)行超聲檢測(cè)(UT);如果探傷發(fā)現(xiàn)超 標(biāo)缺陷，采用油淬調(diào)質(zhì)，使表面硬度為36 40HRC，如果探傷后符合要求，則采用水淬加K 油冷卻，中溫回火加快冷去應(yīng)力回火處理。淬火后應(yīng)及時(shí)回火，回火時(shí)間間隔為0小時(shí)，使 表面硬度為36 40HRC ；調(diào)質(zhì)后，表面不允許出現(xiàn)游離鐵素體，心部游離鐵素體量不能超過(guò) 5%，以保證心部強(qiáng)度。如游離鐵素體存在較多，氮化時(shí)易形成針狀氮化物，使氮化層脆性增 大，容易剝落。當(dāng)探傷符合要求時(shí)，具體是這樣操作的淬火加熱溫度為850°C，在850°C溫 度中保溫3. 5小時(shí)，然后進(jìn)行預(yù)冷1分鐘再水冷6分鐘后轉(zhuǎn)入K油冷卻，然后進(jìn)行回火加熱 至460°C，在460°C溫度保溫5. 5小時(shí)，再進(jìn)行水冷5分鐘，最后進(jìn)行去應(yīng)力加熱至280°C，保 溫5小時(shí)后進(jìn)行空冷。(7)半精加工，按規(guī)格在未堆焊錫青銅的錘桿活塞外圓上加工凹槽，半精加工后留 出0. 08mm的磨削余量；
(8 )精磨，將錘桿精磨到圖紙尺寸并留出氮化層量；
(9)氮化處理，去除精磨后的錘桿表面的油跡，首先將該錘桿裝入氣氛氮化爐中并在溫 度為190°C爐溫中保溫4小時(shí)，然后加熱至510°C，氣氛氮化爐爐溫從190°C到510°C的升溫 階段，氮分解率控制在零的范圍內(nèi)，并在該510°C保溫50小時(shí)，最后加熱至560°C進(jìn)行退氮 處理，即在560°C保溫3小時(shí)后爐
冷溫度< 180°C后再進(jìn)行空冷，使氮化層深0. 3mm ；其中氣氛氮化爐爐溫在510°C之間 保溫50小時(shí)由強(qiáng)滲階段和擴(kuò)散階段兩個(gè)階段組成，其中在強(qiáng)滲階段保溫15小時(shí)，氮分解率 控制在18 25%之間，在擴(kuò)散階段保溫35小時(shí)，氮分解率控制在35 40%之間。采用二 段氣體氮化工藝，這對(duì)錘桿壽命的提高起到關(guān)鍵性的作用。最后檢測(cè)氮化后的錘桿表面呈 銀灰色，氮化層表面硬度的控制HV430 470范圍內(nèi)，因?yàn)殄N桿使用過(guò)程中承受一定的沖擊 載荷，氮化硬度過(guò)高不利于錘桿的使用。氮化層脆性的控制2級(jí)；氮化后金相組織要求 氮化層組織索氏體+氮化物，心部組織細(xì)索氏體+少量鐵素體5%)，不允許粗大組織 和大塊鐵素體存在。(10)拋光，使氮化處理后的錘桿消除表面應(yīng)力。經(jīng)過(guò)以上步驟制造的雙3t錘桿，其錘擊次數(shù)達(dá)到110萬(wàn)次。實(shí)施例2
按照如圖1所示的流程，其制造過(guò)程如下
(1)選材，選用電渣鋼冶煉制得的鍛材作為鍛件毛坯，對(duì)該鍛件毛坯的表面進(jìn)行剝皮后 再進(jìn)行探傷，其中電渣鋼冶煉制得的鍛材材質(zhì)為42CrMo，選用該材料主要有如下優(yōu)勢(shì)一 個(gè)是材料成本大約降低3/4，另外一個(gè)是該材料強(qiáng)度、淬透性高，韌性好，淬火時(shí)變形小，高 溫時(shí)有較高的蠕變強(qiáng)度和持久強(qiáng)度；探傷后應(yīng)保證鍛件毛坯內(nèi)部及表面不允許有任何影響 強(qiáng)度的裂紋缺陷，且表面不允許有劃傷，其超聲波探傷缺陷當(dāng)量應(yīng)< Φ2。選材原則是根據(jù) 設(shè)備的噸位及工藝操作特點(diǎn)，并適當(dāng)考慮制造質(zhì)量和成本，在設(shè)計(jì)部門(mén)的指導(dǎo)下按照上述 要求做出最優(yōu)化的選擇。
(2)加熱，將鍛件毛坯放入加熱爐中進(jìn)行加熱，加熱溫度為1180°C，要求鍛件毛坯 不得過(guò)熱、過(guò)燒；
(3 )鍛造，在自由鍛錘上將加熱后的鍛件毛坯鍛壓成規(guī)定形狀和尺寸的半成品，保證總 鍛造比為5，始鍛溫度為1150°C，終鍛溫度900°C，鍛后進(jìn)行三鐓三拔；
(4)鍛后正火處理，將鍛件毛坯裝入250KW井爐，在250KW井爐中加熱至880°C，并保溫 3. 7小時(shí)后出爐空冷；
(5)粗加工，在裝配密封件處的錘桿活塞外圓上加工符合尺寸的凹槽，即將粗加工 后的活塞外圓(即在裝配密封件的溝槽位置)加工深為3mm左右的溝槽，粗加工后精度為 Ra3. 2μπι，然后將活塞頭加熱到375°C，保溫2小時(shí)后對(duì)凹槽進(jìn)行堆焊錫青銅，焊平為止。(6)探傷并作相應(yīng)的調(diào)質(zhì)處理，采用MT+UT的探傷方式，即先進(jìn)行磁粉檢測(cè) (Magnetic Particle Testing,縮寫(xiě)符號(hào)為MT)，然后進(jìn)行超聲檢測(cè)(UT);如果探傷發(fā)現(xiàn)超 標(biāo)缺陷，采用油淬調(diào)質(zhì)，使表面硬度為36 40HRC，如果探傷后符合要求，則采用水淬加K油 冷卻，中溫回火加快冷去應(yīng)力回火進(jìn)行調(diào)質(zhì)，淬火后應(yīng)及時(shí)回火，回火時(shí)間間隔為1小時(shí)， 使表面硬度為36 40HRC ；調(diào)質(zhì)后，表面不允許出現(xiàn)游離鐵素體，心部游離鐵素體量不能超 過(guò)5%，以保證心部強(qiáng)度。如游離鐵素體存在較多，氮化時(shí)易形成針狀氮化物，使氮化層脆性 增大，容易剝落。當(dāng)探傷符合要求時(shí)，具體是這樣操作的淬火加熱溫度為855°C，在855°C 溫度中保溫3. 7小時(shí)，然后進(jìn)行預(yù)冷1. 5分鐘再水冷6分鐘后轉(zhuǎn)入K油冷卻，然后進(jìn)行回 火加熱475°C，在475°C溫度中保溫5. 5小時(shí)，再進(jìn)行水冷5分鐘，最后進(jìn)行去應(yīng)力加熱至 290°C，保溫5小時(shí)后進(jìn)行空冷。(7)半精加工，按規(guī)格在未堆焊錫青銅的錘桿活塞外圓上加工凹槽，半精加工后留 出0. 09mm的磨削余量；
(8 )精磨，將錘桿精磨到圖紙尺寸并留出氮化層量；
(9)氮化處理，去除精磨后的錘桿表面的油跡，首先將該錘桿裝入氣氛氮化爐中并在溫 度為200°C爐溫中保溫4小時(shí)，然后加熱至515°C，氣氛氮化爐爐溫從200°C到515°C的升溫 階段，氮分解率控制在零的范圍內(nèi)，并在515°C保溫55小時(shí)，最后加熱至565°C進(jìn)行退氮處 理，即在565°C保溫3小時(shí)后爐冷溫度< 180°C后再進(jìn)行空冷，使氮化層深度0. 45mm ；其中 氣氛氮化爐爐溫在515°C之間保溫55小時(shí)由強(qiáng)滲和擴(kuò)散兩個(gè)階段組成，其中在強(qiáng)滲階段保 溫17小時(shí)，氮分解率控制在18 25%之間，在擴(kuò)散階段保溫38小時(shí)，氮分解率控制在35 40%之間。采用二段氣體氮化工藝，這對(duì)提高錘桿壽命的提高起到關(guān)鍵性的作用。最后檢 測(cè)氮化后的錘桿表面呈銀灰色，氮化層表面硬度的控制HV430 470范圍內(nèi)，因?yàn)殄N桿使 用過(guò)程中承受一定的沖擊載荷，氮化硬度過(guò)高不利于錘桿的使用。氮化層脆性的控制2 級(jí)，氮化后金相組織要求氮化層組織索氏體+氮化物，心部組織細(xì)索氏體+少量鐵素體 5%)，不允許粗大組織和大塊鐵素體存在。(10)拋光，使氮化處理后的錘桿消除表面應(yīng)力。經(jīng)過(guò)以上步驟制造的雙3t錘桿，其錘擊次數(shù)達(dá)到130萬(wàn)次。實(shí)施例3
按照如圖1所示的流程，其制造過(guò)程如下
(1)選材，選用電渣鋼冶煉制得的鍛材作為鍛件毛坯，對(duì)該鍛件毛坯的表面進(jìn)行剝皮后 再進(jìn)行探傷，其中電渣鋼冶煉制得的鍛材材質(zhì)為42CrMo，選用該材料主要有如下優(yōu)勢(shì)一個(gè)是材料成本大約降低3/4，另外一個(gè)是該材料強(qiáng)度、淬透性高，韌性好，淬火時(shí)變形小，高 溫時(shí)有高的蠕變強(qiáng)度和持久強(qiáng)度；探傷后應(yīng)保證鍛件毛坯內(nèi)部及表面不允許有任何影響強(qiáng) 度的裂紋缺陷，且表面不允許有劃傷，其超聲波探傷缺陷當(dāng)量應(yīng)< Φ2。選材原則是根據(jù)設(shè) 備的噸位及工藝操作特點(diǎn)，并適當(dāng)考慮制造質(zhì)量和成本，在設(shè)計(jì)部門(mén)的指導(dǎo)下按照上述要 求做出最優(yōu)化的選擇。(2)加熱，將鍛件毛坯放入加熱爐中進(jìn)行加熱，加熱溫度為1190°C，要求鍛件毛坯 不得過(guò)熱、過(guò)燒；
(3 )鍛造，在自由鍛錘上將加熱后的鍛件毛坯鍛壓成規(guī)定形狀和尺寸的半成品，保證總 鍛造比為7，始鍛溫度為1160°C，終鍛溫度950°C，鍛后進(jìn)行三鐓三拔；
(4)鍛后正火處理，將鍛件毛坯裝入250KW井爐，在250KW井爐中加熱至890°C，并保溫 4小時(shí)后出爐空冷；
(5)粗加工，在裝配密封件處的錘桿活塞外圓上加工符合尺寸的凹槽，即將粗加工 后的活塞外圓(即在裝配密封件的溝槽位置)加工深為3mm左右的溝槽，粗加工后精度為 Ra3. 2μπι，然后將活塞頭加熱到400°C，保溫2小時(shí)后對(duì)凹槽進(jìn)行堆焊錫青銅，焊平為止。(6)探傷并作相應(yīng)的調(diào)質(zhì)處理，采用MT+UT的探傷方式，即先進(jìn)行磁粉檢測(cè) (Magnetic Particle Testing,縮寫(xiě)符號(hào)為MT)，然后進(jìn)行超聲檢測(cè)(UT)；如果探傷發(fā)現(xiàn) 超標(biāo)缺陷，采用油淬調(diào)質(zhì)，使表面硬度為36 40HRC，如果探傷后符合要求，則采用水淬加 K油冷卻，中溫回火加快冷去應(yīng)力回火進(jìn)行調(diào)質(zhì)，淬火后應(yīng)及時(shí)回火，時(shí)間間隔為2小時(shí)，使 表面硬度為36 40HRC ；調(diào)質(zhì)后，表面不允許出現(xiàn)游離鐵素體，心部游離鐵素體量不能超 過(guò)5%，以保證心部強(qiáng)度。如游離鐵素體存在較多，氮化時(shí)易形成針狀氮化物，使氮化層脆性 增大，容易剝落。當(dāng)探傷符合要求時(shí)，具體是這樣操作的淬火加熱溫度為860°C，在860°C 溫度中保溫4小時(shí)，然后預(yù)冷2分鐘再水冷6分鐘后轉(zhuǎn)入K油冷卻，然后進(jìn)行回火加熱至 490°C，在490°C溫度中保溫5. 5小時(shí)，再進(jìn)行水冷5分鐘，最后進(jìn)行去應(yīng)力加熱至300°C，保 溫5小時(shí)后進(jìn)行空冷。(7)半精加工，按規(guī)格在未堆焊錫青銅的錘桿活塞外圓上加工凹槽，半精加工后留 出0. Imm的磨削余量；
(8 )精磨，將錘桿精磨到圖紙尺寸并留出氮化層量；
(9)氮化處理，去除精磨后的錘桿表面的油跡，首先將該錘桿裝入氣氛氮化爐中并在溫 度為210°C爐溫中保溫4小時(shí)，然后加熱至520°C，氣氛氮化爐爐溫從210°C到520°C的升溫 階段，氮分解率控制在零的范圍內(nèi)，并在該520°C保溫60小時(shí)，最后加熱至570°C進(jìn)行退氮 處理，即在570°C保溫3小時(shí)后爐冷溫度< 180°C后再進(jìn)行空冷，使氮化層深0. 6mm ；其中氣 氛氮化爐爐溫在520°C之間保溫60小時(shí)由強(qiáng)滲和擴(kuò)散兩個(gè)階段組成，其中在強(qiáng)滲階段保溫 20小時(shí)，氮分解率控制在18 25%之間，在擴(kuò)散階段保溫40小時(shí)，氮分解率控制在35 40%之間。采用二段氣體氮化工藝，這對(duì)提高錘桿壽命的提高起到關(guān)鍵性的作用。最后檢 測(cè)氮化后的錘桿表面呈銀灰色，氮化層表面硬度的控制HV430 470范圍內(nèi)，因?yàn)殄N桿使 用過(guò)程中承受一定的沖擊載荷，氮化硬度過(guò)高不利于錘桿的使用，氮化層脆性的控制2 級(jí)，氮化后金相組織要求氮化層組織索氏體+氮化物，心部組織細(xì)索氏體+少量鐵素體 5%)，不允許粗大組織和大塊鐵素體存在。(10)拋光，使氮化處理后的錘桿消除表面應(yīng)力。
經(jīng)過(guò)以上步驟制造的雙3t錘桿，其錘擊次數(shù)達(dá)到120萬(wàn)次。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施范例而已，并不以本發(fā)明為限制，凡在本發(fā)明的 精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種電液錘錘桿的制造方法，其特征在于包括以下步驟(1)選材，選用電渣鋼冶煉制得的鍛材作為鍛件毛坯，對(duì)該鍛件毛坯的表面進(jìn)行剝皮后再進(jìn)行探傷；(2)加熱，將鍛件毛坯放入加熱爐中進(jìn)行加熱，加熱溫度為1200±10℃；(3)鍛造，在自由鍛錘上將加熱后的鍛件毛坯鍛壓成規(guī)定形狀和尺寸的半成品，保證總鍛造比≥3，始鍛溫度為1180±10℃，終鍛溫度≥850℃，鍛后進(jìn)行三鐓三拔；(4)鍛后正火處理，在鍛后熱處理爐中加熱至880±10℃，并保溫3.5～4小時(shí)后出爐空冷；(5)粗加工并保證錘桿表面粗造度Ra3.2，在裝配密封件處的錘桿活塞外圓上加工符合尺寸的凹槽，然后將活塞頭加熱到350～400℃，保溫2小時(shí)后對(duì)凹槽進(jìn)行堆焊錫青銅，焊平為止；(6)探傷并作相應(yīng)的調(diào)質(zhì)處理，如果探傷發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷，采用油淬調(diào)質(zhì)，使表面硬度為36～40HRC，如果探傷后符合要求，則采用水淬加K油冷卻，中溫回火加快冷，去應(yīng)力回火。淬火后應(yīng)及時(shí)回火，回火時(shí)間間隔≤2小時(shí)，使表面硬度為36～40HRC；(7)半精加工，按規(guī)格在未堆焊錫青銅的活塞外圓上加工凹槽；(8)精磨，將錘桿精磨到圖紙尺寸并留出氮化層量；(9)氮化處理，去除精磨后的錘桿表面的油跡，首先將該錘桿裝入氣氛氮化爐中并在溫度為200±10℃爐溫中保溫4小時(shí)，然后加熱至510～520℃，并在該溫度區(qū)間保溫50～60小時(shí)，最后升溫至560～570℃進(jìn)行退氮處理，即在560～570℃之間保溫3小時(shí)后爐冷＜180℃后再進(jìn)行空冷，使氮化層深≥0.3mm；(10)拋光，消除氮化處理后的錘桿表面應(yīng)力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電液錘錘桿的制造方法，其特征在于步驟(6)中當(dāng)探傷符 合要求時(shí)，淬火加熱溫度為850 860°C，在850 860°C溫度中保溫3. 5 4小時(shí)，然后 預(yù)冷1 2分鐘再水冷6分鐘后轉(zhuǎn)入K油冷卻，然后進(jìn)行回火加熱，升溫至460 490°C， 在460 490°C溫度區(qū)間保溫5. 5小時(shí)，再進(jìn)行水冷5分鐘，最后進(jìn)行去應(yīng)力處理加熱至 280 300°C，保溫5小時(shí)后空冷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電液錘錘桿的制造方法，其特征在于步驟(9)中氣氛氮化爐 爐溫從200士 10°C到510 520°C的升溫階段，氮分解率控制在零的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電液錘錘桿的制造方法，其特征在于步驟(9)中氣氛氮化爐 爐溫在510 520°C之間保溫50 60小時(shí)，由強(qiáng)滲和擴(kuò)散兩個(gè)階段組成，其中在強(qiáng)滲階段 保溫15 20小時(shí)，氮分解率控制在18 25%之間，在擴(kuò)散階段保溫35 40小時(shí)，氮分解 率控制在35 40%之間。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電液錘錘桿的制造方法，其特征在于包括以下步驟選材、加熱、鍛造、鍛后正火處理、粗加工、探傷并作相應(yīng)的調(diào)質(zhì)處理、半精加工、精磨、氮化處理、拋光等步驟，尤其是采用二階段氣體氮化工藝，這對(duì)錘桿壽命的提高起到關(guān)鍵性的作用。本發(fā)明能夠使電液錘錘桿的使用壽命大幅度提高，在其他條件不變的情況下，平均錘擊次數(shù)由原來(lái)的6.5萬(wàn)次提高到120萬(wàn)次，提高了近18倍。
文檔編號(hào)C21D9/00GK101890622SQ201010255950
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月18日
發(fā)明者劉英貴, 羅耀義, 賴(lài)輝, 鄭興東 申請(qǐng)人:重慶長(zhǎng)征重工有限責(zé)任公司