淬火冷却介质及装备

淬火介质可分为三大类:油基、水基和气体淬火介质。油基淬火介质是最常用的淬火介质。普通的淬火油是N32或N15机械油,为提高其冷却性能、抗老化性能、光亮性能、高温性能等分别加入催冷剂、清洗剂、光亮剂、抗氧化剂,形成了快速油、快速光亮油、高温分级等温油等系列淬火油以应用于不同尺寸和要求的轴承零件的淬火,另外还有低挥发性的真空淬火油。油基淬火介质的缺点是淬火过程中产生油烟造成空气污染、在随后的清洗过程中造成水污染。
水基淬火介质是由有机聚合物、抗腐蚀剂和其他添加剂组成的水溶液。通过改变有机聚合物的类型和浓度可得到不同的冷却特性以适合于不同轴承零件的淬火冷却要求,在淬火冷却过程中,有机物附着在零件表面可减少零件淬火开裂的危险性,且不产生油烟,清洗方便,无污染,是淬火介质的发展方向。其不足是抗老化性能不如油基淬火介质,需对溶液经常进行测试,定期添加有机物溶液以保证其冷却性能。
气体淬火是采用惰性气体为介质(常用的氮气),把压缩气体通过特殊设计的喷嘴喷射到工件表面实现工件的淬火冷却。通过调节气体的压力和喷嘴的结构可以控制冷却特性和变形,如Tinscher等人的研究[11]表明:当氮气的流速达到100m/s时,其冷却特性与油相近,当对工件的表面的光亮度没有特殊的要求时,可采用压缩空气作为淬火介质,淬火时表面形成的3~5μm的氧化层可通过以后的磨加工去除掉。气体淬火比水基淬火更洁净,且成本更低,其关键技术是喷嘴的结构设计。
淬火冷却装备是除淬火介质外影响工件淬火效果的另一大因素。国外对常用的淬火油槽实行多参数控制,如油温、油的冷却特性、油的循环与搅拌的方向及速度、工件入油的方式等,以求得到最佳的淬火组织与性能,同时把变形减小到最小程度。日本NSK等著名轴承公司对淬火油进行定期或在线检测,根据检测结果添加所需的添加剂或更新淬火油;另一方面,对淬火后工件的变形进行在线检测,把变形超差的工件自动分检出去,进行矫正后再进入下道工序,可大大减小工件的磨加工留量。另外,油槽中淬火介质的冷却逐步由水循环冷却改为全风冷,利用空气作为冷却介质节省大量的水资源。
多工位自动淬火压床也是国外普遍采用的淬火工装,可自动完成升降、上下料、喷油冷却、油温调节及张紧(或压力)的调节等动作,微机控制,生产节拍可调,可作为轴承自动生产线的一部分适用。
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