淬火冷却中工件的正放与斜放(一)

摄像记录了多种试样以正放和不同的斜放方式在油中淬火的冷却过程。研究对比了不同放置方式下试样冷却的快慢和冷却的均匀性。结果表明,和试样正放相比,试样斜放冷却得既快而又均匀。冷却过程中,在水平向下的表面上观测到倒立的气体堆。倒立气体堆的存在极大地减慢了所在表面的冷却速度,在工件上造成了很大的温度差。推测了倒立气体堆的形成机理和演变过程。提出了防止出现倒立气体堆的方法。蒸汽膜内气体的流动规律和中间阶段特性是引起上述现象和差异的原因。它们对试样淬火冷却效果的影响可归结成两类:一是在工件上造成了显著的相对厚度差,二是使形状对称的工件得不到具有相似对称关系的冷却效果。

交界线借用挑战有效厚度观念

运用液态淬火介质中冷却的四阶段理论分析得出:在工件淬火冷却过程中,交界线借用应当是非常普遍的现象。工件上较厚大部分可以借用相邻部分已有的交界线,直接由蒸汽膜阶段进入中间阶段的交界线扩展期。由于省略了超前扩展点的形成期,交界线借用可以明显增大工件获得的冷却速度。这与建立在三阶段理论基础上的有效厚度观念是相矛盾的。通过两组实验,分别演示了交界线借用能提早结束厚度更大试样的蒸汽膜阶段,以及能使更厚大试样获得更高的淬火硬度的现象。由此可以认为,交界线借用动摇了传统的有效厚度观念。

超前扩展点的诱导

用人为的方法,在表面温度高于T1时产生超前扩展点的做法叫做超前扩展点的诱导。用液态介质中冷却的四阶段理论分析指出:通过诱导产生超前扩展点可以克服自然超前扩展点的随机性,可以提高工件获得的冷却速度,还可以减小工件上的冷却速度差异。提出了两种诱导超前扩展点的方法:诱导锥法和冲液法。用实际的诱导试验演示了这两种方法的诱导效果。超前扩展点的诱导将成为精细淬火冷却技术中的一项基本方法。

隔离堤法的提出与实验验证

交界线借用和交界线扩展是工件在液态介质中淬火冷却时经常发生的事情。为防止交界线的扩展和借用,提出了隔离堤法。为证实隔离堤的作用,做了6个不同的验证试验。试验证明了隔离堤具有防止交界线扩展的作用,而隔离堤本身却不会诱导超前扩展点。分析了隔离堤防止交界线扩展的作用机理。最后展望了隔离堤法在精细淬火冷却技术中的作用。

吊重法测蒸汽膜厚度(一)

经过分析对比,提出了用蒸汽膜对试样的上浮力计算蒸汽膜厚度的蒸汽膜厚度测量法。确定了适合的试样。选用电子吊秤测量吊重。以匀速冷却液和60SN基础油作为冷却介质。试验中用两部摄像机分别记录了试样表面状况和吊重变化。用试验结果计算出试样温度在600℃附近时,在匀速冷却液中蒸汽膜厚度为0.2 mm,而在60SN基础油中蒸汽膜厚度为0.1 mm。试验结果验证了蒸汽膜随试样温度降低而减薄的变化规律。确定了蒸汽膜厚度,诱导锥的最低高度和隔离堤的最大缝隙也就确定了下来。用测算出的蒸汽膜厚度值解释了淬火介质的冷却特性曲线上油性介质在蒸汽膜阶段的冷却速度比水性介质的约大一倍的原因。

液态淬火介质的两个共性的缺点及对策

适用范围有限和工件淬火变形大是液态淬火剂的两个带有共性的缺点,提出了克服第一个缺点即扩大液态淬火剂的应用范围的8种技术措施,指出,工件的淬火变形量除淬火介质的冷却速度外,还与其特性温度有关,应选用特性温度稳定的介质淬火。

决定淬火工件表面冷却速度的两个新因素

用标准探棒检测出的油或者水的冷却速度曲线既不能反映探棒表面的冷却情况,也不能用来推测工件表面的冷却过程。因此,应直接观测工件的冷却过程。淬火冷却过程的直接观测和研究发现,除了淬火介质的冷却能力和工件某部位的有效厚度之外,不同工件表面蒸气膜内气体的流动状况和工件表面从蒸气膜向沸腾冷却方式转型的次序,对工件表面的冷却速度和整个工件的冷却均匀性都有很大影响。业已揭示了后两种新因素影响工件冷却速度和冷却均匀性的基本规律,从而可以在淬火冷却过程中对同一工件表面的不同部位的冷却速度分别加以控制,这种控制技术被称为精细淬火冷却技术。

在能源与环保的制约下液体淬火介质的可持续发展

在能源和环保的双重制约下 ,彻底改变传统的“消耗资源 ,破坏环境”的发展模式而走上一条“节约能源 ,保护环境”的可持续发展道路 ,不仅将最终成为淬火介质供应商的生存前提 ,也是供应商和使用者一种共同的、义不容辞的社会责任。本文根据这一客观规律 ,分别从发展理念、技术和管理更新、产品开发方向。

淬火冷却过程控制中的新认识与新技术

列举了行业内关于油与水性介质中淬火冷却方面的8种错误认识和错误做法。简单介绍了四阶段理论和蒸气膜内气体的流动规律及其对工件冷却快慢与冷却均匀性的影响。采用这些新知识开发出了10项可用于控制淬火冷却过程的新认识和新技术。它们是:1.交界线借用技术;2.超前扩展点的诱导技术;3.倒立气体堆;4.工件正放与斜放的不同冷却效果;5.阻止交界线扩展的隔离堤技术;6.表面冷却过程的5种图线表述方法;7.外形对称的工件得不到具有相似对称关系的淬火冷却效果;8.两种蒸气膜厚度测试方法和测试结果对比;9.淬火介质的冷却特性曲线不是探棒表面的冷却信息;10.应当向用户提供介质的冷却特性信息。