操作機缸體熱處理工藝改進(jìn)

高文明 王洪斌

(中國第一重型機械股份公司軋輥電站事業(yè)部，黑龍江161000)

合理的熱處理工藝是在滿足零件的設(shè)計性能要求的同時，降低勞動者的勞動強度。450 t· m操作機作為100 MN水壓機的輔助設(shè)備，能夠極大地提高水壓機的生產(chǎn)效率，為水壓機生產(chǎn)自動化提供基礎(chǔ)保障。而缸體是操作機的關(guān)鍵部件，因此缸體性能的好壞直接影響著操作機的使用性能及使用壽命。

1 630 t·m鍛造操作機缸體熱處理工藝簡介

630 t· m鍛造操作機缸體材料為30Cr2Ni2Mo，粗加工重106.5 t，最終熱處理工藝采用缸體外圓噴霧冷卻+內(nèi)孔通冷卻水。噴霧冷卻是淬火時采用一定比例的水+壓縮空氣、以一定壓力噴到工件上進(jìn)行冷卻，可以通過調(diào)節(jié)風(fēng)壓水壓靈活地調(diào)整冷卻強度。中間孔采用專用的附具通水冷卻，淬火結(jié)束后馬上入爐進(jìn)行回火。

缸體在淬火時，操作者需要根據(jù)工件外形尺寸，調(diào)整托輥與工件的間距。并且當(dāng)工件在噴霧淬火機床上落穩(wěn)時，需安裝專用附具及專用托架向中間孔通冷卻水。安裝專用附具過程中，操作者須頂著超過900℃的高溫作業(yè)，工作環(huán)境惡劣，勞動強度大。為解決這一點，我們改進(jìn)了熱處理工藝，改善了工作環(huán)境。

2 全新450 t· m鍛造操作機缸體熱處理工藝

450 t· m鍛造操作機缸體材料為30Cr2Ni2Mo，粗加工重96.392 t。其設(shè)計性能要求為Re≥700 MPa、Rm≥(900～1 100) MPa、A≥12%、AKU≥45 J。鍛件的主要尺寸見圖1。

大型鍛件的冷卻方式主要有以下幾種：水冷(包括噴水冷)、油冷、空冷(自然空冷和鼓風(fēng)冷)、間歇冷卻(水-空、水-油、油-空)及噴霧冷卻。要使大鍛件冷卻就離不開淬火介質(zhì)，大鍛件常用的淬火介質(zhì)有水、油和空氣。水的冷卻能力最強，水的循環(huán)和攪動使其的冷卻能力進(jìn)一步提高，噴水冷卻能力更為激烈[1]。理想的淬火介質(zhì)為在過冷奧氏體分解最快的溫度范圍內(nèi)具有較強的冷卻能力，而在接近馬氏體點時具有緩和的冷卻能力，這樣既可保持較高的淬火冷卻速度，又不致形成太大的淬火應(yīng)力。

在借鑒630 t· m操作機缸體成功熱處理的經(jīng)驗后，我們提出采用“水-空-水”淬火的熱處理方式，最終熱處理工藝曲線見圖2。即缸體加熱到淬火溫度后，淬火天車吊著在水中冷卻a分鐘—出水空冷b分鐘—水冷c分鐘，入爐回火。該方式具有操作簡單，環(huán)境污染小，操作者勞動強度低等特點，但存在變形開裂的較大風(fēng)險。

圖1 缸體粗加工圖Figure 1 Rough machining diagram of the cylinder body

圖2 最終熱處理工藝曲線Figure 2 The final heat treatment process curve

3 結(jié)論

缸體回火后在其本體切取性能試料進(jìn)行檢測，其結(jié)果為Re≥885 MPa、Rm≥990 MPa、A≥18%、AKU≥213 J、196 J。從檢測結(jié)果來看，通過“水-空-水”淬火工藝處理，完全達(dá)到了其設(shè)計性能要求。該熱處理工藝形式不但改善了操作環(huán)境，也極大地減少了勞動者的勞動強度，同時拓寬了此類產(chǎn)品的熱處理工藝方法。

[1] 康大韜，葉國斌．大型鍛件材料及熱處理[M]．北京：龍門書局，1998：183-193.