1.改進(jìn)前的加熱淬火工藝
改進(jìn)前，推土機(jī)鏟刀片加熱淬火工藝采用箱式電阻加熱爐加熱。箱式電阻加熱爐利用電阻元件把電能轉(zhuǎn)變成熱能，將鏟刀片在爐內(nèi)加熱并保溫。保溫完成后將鏟刀片出爐，用淬火機(jī)床冷卻鏟刀片，完成淬火工藝。
以D60型推土機(jī)鏟刀片為例，每件鏟刀片質(zhì)量約38.6kg。按照工藝規(guī)范要求，箱式電阻加熱爐只能碼放15件鏟刀片，擺放方法如圖1a所示。鏟刀片在爐內(nèi)需升溫3h，才能使每件鏟刀片達(dá)到設(shè)定溫度。保溫1h使每件鏟刀片熱透后，將鏟刀片出爐，利用水壓淬火機(jī)床對(duì)鏟刀片冷卻淬火，可使鏟刀片達(dá)到設(shè)計(jì)的硬度。鏟刀片淬火方法如圖1b所示。改進(jìn)前鏟刀片加熱淬火工藝存在以下缺陷：
(1)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大
裝爐前，需2個(gè)工人同時(shí)將鏟刀片抬起，將其放在箱式電阻加熱爐門口碼放好，再用叉車將碼放好的鏟刀片送入爐內(nèi)。工件出爐時(shí)，工人須用夾鉗、鐵棍、鉤子等特制工具將鏟刀片從爐內(nèi)取出，再將鏟刀片抬到淬火機(jī)床上進(jìn)行淬火。由于工件裝爐或出爐時(shí)，爐溫及鏟刀片的溫度達(dá)到870℃，極易灼傷裝、出爐工人。
(2)氧化脫碳
鏟刀片裝爐后需要長(zhǎng)時(shí)間升溫、保溫，由于箱式電阻加熱爐的密封性不良，當(dāng)空氣進(jìn)入爐內(nèi)后，容易造成鏟刀片表面氧化脫碳。氧化脫碳的鏟刀片淬火時(shí)不容易淬透，容易出現(xiàn)表面硬度降低現(xiàn)象。
(3)效率低成本高
推土機(jī)鏟刀片裝爐后經(jīng)升溫、保溫至出爐，所需時(shí)間大約為4h，每爐裝入鏟刀片數(shù)量?jī)H為15件，每臺(tái)箱式電阻加熱爐每班只能完成2爐加熱淬火。這種加熱淬火工藝不僅效率低下，且耗費(fèi)大量電能。
2.改進(jìn)后的加熱淬火工藝
改進(jìn)后的推土機(jī)鏟刀片加熱淬火工藝采用中頻淬火爐進(jìn)行淬火。中頻淬火爐應(yīng)用電磁感應(yīng)原理對(duì)鏟刀片進(jìn)行加熱，當(dāng)鏟刀片通過(guò)電磁感應(yīng)線圈時(shí)，在鏟刀片內(nèi)產(chǎn)生電感渦流，利用渦流流動(dòng)時(shí)的電阻，對(duì)鏟刀片進(jìn)行加熱。待加熱到設(shè)定溫度后，可利用淬火水槽對(duì)鏟刀片進(jìn)行噴水冷卻。
淬火前，先調(diào)節(jié)好中頻淬火爐的直流電壓、直流電流、中頻電壓、托輪帶動(dòng)鏟刀片移動(dòng)的速度，以及淬火水槽噴水水壓及水溫等。
淬火時(shí)，用單臂起重機(jī)將鏟刀片吊至中頻淬火爐的托輪上。隨著托輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，鏟刀片被送入電磁感應(yīng)線圈內(nèi)，如下圖2所示。當(dāng)鏟刀片的表面產(chǎn)生感應(yīng)電流后，其溫度可迅速達(dá)到淬火溫度。
隨著托輪轉(zhuǎn)動(dòng)，鏟刀片從電磁感應(yīng)線圈移出，進(jìn)入淬火水槽。水槽的噴嘴向鏟刀片上噴灑冷卻水，使鏟刀片迅速冷卻，從而使鏟刀片達(dá)到淬火硬度。改進(jìn)后鏟刀片加熱淬火工藝有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)機(jī)械性能好
中頻淬火爐采用電磁感應(yīng)線圈加熱，熱量從鏟刀片內(nèi)部發(fā)出，加熱溫度高、速度快。加熱后由托輪直接將其送入淬火水槽進(jìn)行冷卻，冷卻速度快，易于使金屬內(nèi)部形成均勻的馬氏體組織。鏟刀片采用電磁感應(yīng)線圈加熱時(shí)間少，工件表面氧化脫碳少，可以將鏟刀片淬透。淬火后工件表面的硬度高且硬度均勻。
我們從中頻淬火爐淬火鏟刀片和箱式電阻加熱爐淬火鏟刀片中各抽取3個(gè)進(jìn)行屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、收縮率、晶粒度、沖擊韌性等機(jī)械性能試驗(yàn)，試驗(yàn)后取平均值，其結(jié)果如附表所示。
由以上數(shù)據(jù)可以看出：鏟刀片淬火工藝由箱式電阻加熱爐淬火改為中頻淬火爐淬火后，鏟刀片的硬度、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、收縮率、結(jié)粒度和沖擊韌性都有所提高，而且鏟刀片內(nèi)形成的馬氏體組織細(xì)密，工件的抗疲勞強(qiáng)度和耐磨性得到了有效提高。試驗(yàn)結(jié)果表明：中頻淬火爐加熱淬火生產(chǎn)的鏟刀片，在機(jī)械性能方面優(yōu)于箱式電阻加熱爐淬火鏟刀片。
(2)勞動(dòng)強(qiáng)度與危險(xiǎn)性降低
用中頻淬火爐對(duì)鏟刀片淬火時(shí)，鏟刀片的碼放用單臂起重機(jī)吊運(yùn)，不需用人力碼放，勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。鏟刀片經(jīng)加熱后，由中頻淬火爐的托輪直接將其送入淬火水槽內(nèi)，不用人力挪動(dòng)，危險(xiǎn)性減小。
(3)效率高成本低
采用中頻淬火爐加熱D60型推土機(jī)鏟刀片，平均每件鏟刀片所需加熱時(shí)間約為8min，每臺(tái)中頻淬火爐每班可完成100多片。由此看出，采用中頻淬火爐加熱淬火，單位時(shí)間內(nèi)加熱的工件多、耗能少、成本低，不僅提高了生產(chǎn)效率，經(jīng)濟(jì)效益也很明顯。
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