專利名稱：高速織機的電子多臂開口裝置中閱讀臂的熱處理方法
技術領域：
本發(fā)明設計一種高速織機的電子多臂開口裝置中閱讀臂的熱處理方法，屬于紡織機械中電子多臂開口裝置中關鍵零部件的熱加工工藝技術領域。
背景技術：
中國是一個紡織業(yè)大國，特別是21世紀以來，中國的紡織機械業(yè)發(fā)展較為迅速，無論是紡織工業(yè)的規(guī)模還是紡織品的產(chǎn)量均居世界首位。隨著近年來我國紡織機械面向高速化的發(fā)展，對零件的機械性能的要求也越來越高，尤其是高速織機的電子多臂開口裝置中閱讀臂的使用壽命要求更高 。閱讀臂零件是紡機用電子多臂開口裝置中典型傳動結(jié)構件，厚度為3_，屬于薄板型零件。如圖1所示，其中陰影部分為閱讀臂零件的工作區(qū)域，又稱淬硬區(qū)，與材質(zhì)為GCrl5的偏心輪相配合，硬度要求為51T61HRC ;空白區(qū)域為基體，無技術要求。閱讀臂過去常用的熱處理方法一般為常規(guī)淬火和等溫淬火來滿足其機械性能要求。而對于閱讀臂這種薄壁件而言(厚度僅為3_)，使用過程中要求嚴格控制脫碳層(不超過0.1mm),機械性能要求高(最大力Fmax ^ 7.6KN)。然而常規(guī)淬火后所帶來的變形量大、韌性不足、脫碳嚴重的現(xiàn)象難以滿足高速織機的要求。閱讀臂熱處理的技術難點淬硬區(qū)與基體區(qū)域硬度差別較大，兩個區(qū)域之間無明顯過渡區(qū)，工況載荷下產(chǎn)生的應力無法釋放，這會對閱讀臂的使用壽命造成一定的影響。因此，需要尋求一種新的熱處理工藝來滿足閱讀臂零件機械性能的同時，延長使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高速織機的電子多臂開口裝置中閱讀臂的熱處理方法，該方法可以保證閱讀臂在感應淬火后硬度要求和變形量控制的前提下，更能獲得良好的硬度梯度分布。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的，高速織機的電子多臂開口裝置中閱讀臂的熱處理方法，將材料60Si2MnA、厚度為3mm的閱讀臂的圓弧狀工作區(qū)域，先進行高頻感應正火，然后采用高頻淬火感應器進行高頻感應淬火后低溫回火。所述高頻感應正火的工藝參數(shù):電機正火頻率為150KHZ，電流為0.1KA,冷卻方式為空冷。所述高頻感應淬火的工藝參數(shù):感應淬火頻率150KHZ，電流為0.1KA,淬火區(qū)域即淬硬區(qū)寬度為4mm,淬火介質(zhì)為油淬,冷卻方式為噴液冷卻,冷卻時間為3s。所述低溫回火的工藝參數(shù):18(T20(TC保溫3h。所述高頻淬火感應器包括導電板、匯流管和感應圈；匯流管表面設有絕緣膠木，匯流管一端通過螺栓與所述導電板固定連接，匯流管另一端設置所述感應圈；所述感應圈上設有噴嘴。所述感應圈沿閱讀臂工作區(qū)域輪廓方向。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果:第一，采取高頻感應正火的方法來消除應力和細化晶粒。增加高頻感應正火的工序是因為感應淬火因為加熱速度快，擴散難以充分進行，往往會造成奧氏體成分不均造成感應淬火后組織的不均勻。因此在快速加熱前進行預先熱處理，如調(diào)質(zhì)處理或者正火使碳化物或自由鐵素體呈細小、均勻的分布，將有利于快速加熱時奧氏體成分的均勻化。第二，感應淬火工序是決定閱讀臂零件質(zhì)量好壞的決定性因素之一，也是該項新型工藝的核心，其主要內(nèi)容分為三部分:感應淬火方式、淬火區(qū)域、冷卻介質(zhì)。(I)感應淬火方式
閱讀臂熱處理的技術難點淬硬區(qū)與基體區(qū)域硬度差別較大，兩個區(qū)域之間無明顯過渡區(qū)，工況載荷下產(chǎn)生的應力無法釋放，這會對閱讀臂的使用壽命造成一定的影響。因此設計感應線圈沿閱讀臂淬硬區(qū)輪廓方向，加熱后噴液冷卻3s，使得閱讀臂表面完全冷卻后芯部余溫采取空冷的方式，但由于熱傳導的作用，芯部的冷卻速度顯然遠遠快于正常的空冷速度。這樣的冷卻方式保證了閱讀臂淬硬區(qū)自表面到芯部獲得不同的冷卻速度，以最終保證良好的硬度梯度分布感應加熱方式不僅能使閱讀臂的硬度分布呈梯度分布，而且在淬硬區(qū)跟基體還能保證一定的過渡區(qū)。(2)淬火區(qū)域
長期承受疲勞沖擊載荷的零件，韌性不足將導致閱讀臂基于內(nèi)部缺陷的情況下發(fā)生脆性斷裂的可能。因此對閱讀臂現(xiàn)有工況下的淬硬區(qū)尺寸進行優(yōu)化計算，在盡可能在滿足閱讀臂工況強度的條件下，減少淬硬區(qū)尺寸，提高閱讀臂整體韌性。根據(jù)極限理論，忽略掉閱讀臂基體區(qū)域，假設閱讀臂工況下承受的沖擊載荷只作用在閱讀臂的淬硬區(qū)域，且承受的最大載荷不超過材料的屈服強度。根據(jù)淬火后60si2mnA的屈服強度為1400N / mm2,同時脆性材料安全系數(shù)n=2.5^3.0，暫取n=3.0，可以得出閱讀臂工況下允許承受的最大沖擊載荷為:
[σ ] = σ / η = 1400 / 3.0 467 N / mm2。
通過對閱讀臂和與之相配合的偏心輪的受力分析，可以得出閱讀臂工況條件下的受力方向如圖3所示。從圖中可以看出閱讀臂的受力方向是沿閱讀臂的圓弧切線方向，水平夾角α=30°，且每片閱讀臂受力大小F=6.35KN。將力分解后，y軸方向為縱向壓應力，根據(jù)閱讀臂的斷裂位置和方向，排除掉該方向作用力造成閱讀臂的斷裂失效的可能；而乂軸方向為橫向拉應力，顯然該方向作用力對于閱讀臂的斷裂失效起主導作用。根據(jù)勾股定
理:F =FXcos30° =6.35X 上 5.5 KN。
r2
然后可以得出工況條件下閱讀臂淬硬區(qū)的有效最小面積為:A = F , / [σ]=
5.5 / 0.467 ^ 11.75 mm2。
最后求得淬硬區(qū)寬度:b=A / a = 11.75 / 3 ^ 4mm。
因此通過理論力學計算可以得出，閱讀臂的淬硬區(qū)的有效寬度可以減少到4_，即可承受工況條件下的疲勞沖擊載荷。減少淬硬區(qū)寬度，增大基體區(qū)域?qū)挾龋梢栽跐M足閱讀臂強度的同時，提高閱讀臂的整體韌性，避免過早失效的可能。(3)淬火介質(zhì)
閱讀臂材料為60Si2MnA，淬透性較好，當淬火液濃度較低時，容易產(chǎn)生淬火裂紋導致閱讀臂開裂，因此推薦穩(wěn)定性較好的油淬。第三，高頻感應淬火后，閱讀臂在180-200°C低溫回火3h，以消除淬火后的殘余應力。但回火溫度不能過高，以免降低淬硬區(qū)硬度，達不到閱讀臂工藝要求。第四，本發(fā)明保證閱讀臂工作區(qū)域從硬度區(qū)到基體，硬度呈明顯梯度分布，強韌比約為4: 6，良好的強韌性配比性從而保證閱讀臂零件較長的壽命。


圖1為高速織機的電子多臂開口裝置中閱讀臂的結(jié)構示意 圖2為本發(fā)明高速織機的電子多臂開口裝置中閱讀臂的熱處理方法的工藝流程 圖3為閱讀臂淬硬區(qū)工況條件下受力示意 圖4為圖1中A-A方向的閱讀臂的硬度分布圖。
具體實施例方式結(jié)合附圖和實施例進一步說明本發(fā)明。高速織機的電子多臂開口裝置中閱讀臂的熱處理方法:將材料60Si2MnA、厚度為3_的閱讀臂的圓弧狀工作區(qū)域，先進行高頻感應正火，然后采用高頻淬火感應器進行高頻感應淬火后低溫回火。高頻感應正火的工藝參數(shù):電機正火頻率為150KHZ，電流為0.1KA，冷卻方式為空冷。

高頻感應淬火的工藝參數(shù):感應淬火頻率150KHZ，電流為0.1KA,淬火區(qū)域即淬硬區(qū)寬度為4mm,淬火介質(zhì)為油淬,冷卻方式為噴液冷卻,冷卻時間為3s。低溫回火的工藝參數(shù):18(T20(TC保溫3h。高頻淬火感應器包括導電板、匯流管和感應圈。匯流管表面設有絕緣膠木，匯流管一端通過螺栓與導電板固定連接，匯流管另一端設置所述感應圈。感應圈上設有噴嘴。感應圈沿閱讀臂工作區(qū)域輪廓方向。采用本發(fā)明進行熱處理的閱讀臂工作區(qū)域的硬度進行測試，最終硬度梯度分布如圖4所示。從圖4中可以看出，閱讀臂工作區(qū)域從硬度區(qū)到基體，硬度呈明顯梯度分布，強韌比約為4: 6，良好的強韌性配比性從而保證閱讀臂零件較長的壽命。本發(fā)明可以廣泛應用于各類紡機中薄板型零件的熱處理工藝問題，同時可以擴展到其他機械設備中各類薄板型傳動件熱處理工藝。
權利要求
1.高速織機的電子多臂開口裝置中閱讀臂的熱處理方法，其特征是，將材料60Si2MnA、厚度為3mm的閱讀臂的圓弧狀工作區(qū)域，先進行高頻感應正火，然后采用高頻淬火感應器進行高頻感應淬火后低溫回火。
2.根據(jù)權利要求1所述的高速織機的電子多臂開口裝置中閱讀臂的熱處理方法，其特征是，所述高頻感應正火的工藝參數(shù):感應正火頻率為150KHZ，電流為0.1KA，冷卻方式為空冷。
3.根據(jù)權利要求1所述的高速織機的電子多臂開口裝置中閱讀臂的熱處理方法，其特征是，所述高頻感應淬火的工藝參數(shù):感應淬火頻率150KHZ，電流為0.1KA，淬火區(qū)域即淬硬區(qū)寬度為4mm,淬火介質(zhì)為油淬,冷卻方式為噴液冷卻,冷卻時間為3s。
4.根據(jù)權利要求1所述的高速織機的電子多臂開口裝置中閱讀臂的熱處理方法，其特征是，所述低溫回火的工藝參數(shù):18(T20(TC保溫3h。
5.根據(jù)權利要求1所述的高速織機的電子多臂開口裝置中閱讀臂的熱處理方法，其特征是，所述高頻淬火感應器包括導電板、匯流管和感應圈；匯流管表面設有絕緣膠木，匯流管一端通過螺栓與所述導電板固定連接，匯流管另一端設置所述感應圈；所述感應圈上設有噴嘴。
6.根據(jù)權利要求5所述的高速織機的電子多臂開口裝置中閱讀臂的熱處理方法，其特征是，所述感應圈沿 閱讀臂工作區(qū)域輪廓方向。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高速織機的電子多臂開口裝置中閱讀臂的熱處理方法，將材料60Si2MnA、厚度為3mm的閱讀臂圓弧狀工作區(qū)域，先采取高頻感應正火，然后采用高頻淬火感應器進行高頻感應淬火后低溫回火。高頻感應正火的工藝參數(shù)電機正火頻率為150KHz，電流為0.1KA，冷卻方式為空冷。高頻感應淬火的工藝參數(shù)感應淬火頻率150KHz，電流為0.1KA，淬火區(qū)域?qū)挾葹?mm，淬火介質(zhì)為油淬，冷卻方式為噴液冷卻，冷卻時間為3s。低溫回火的工藝參數(shù)180~200℃保溫3h。本發(fā)明保證閱讀臂在感應淬火后硬度要求和變形量控制的前提下，更能獲得良好的硬度梯度分布，閱讀臂工作區(qū)域從硬度區(qū)到基體，硬度呈明顯梯度分布，強韌比約為46，保證閱讀臂零件較長的壽命。
文檔編號C21D9/00GK103205549SQ20131009465
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月22日 優(yōu)先權日2013年3月22日
發(fā)明者趙毅紅, 潘毅, 杭輝, 陳榮發(fā), 劉群信, 蔡郭生, 王篤雄, 吳龍, 李青青, 楊華, 陸華鋒, 李志龍 申請人:揚州大學