浅谈托辊表面淬火

　　摘要：通过对托辊表面磨损情况的阐述分析，结合企业现有设备的实际情况，制作一套夹具对托辊表面进行淬火，解决了企业没有感应加热设备对轮类零件不能表面淬火的问题。此方法对有热处理炉的企业有一定的参考性。
　　关键词：表面淬火；硬度；感应设备
　　
　　一、阐述分析
　　托辊是取料机取料行走机构的关键部件，是一种受振动和冲击的变载荷承载零件，它要求具有较高的耐疲劳、耐磨损和抗剥落性，不仅要有较高的表面硬度，而且还要有一定的淬硬层深度，以保证轮子的使用寿命。托辊的材料是ZG55，热处理技术要求是：踏面和轮廓边缘进行表面淬火HRC38～45，淬火深度是8～10mm。
　　在机械检修和机械备件行业，一般的表面热处理都是采用火焰表面加热淬火，由于托辊轮缘面积大，火焰淬火后硬度不均，淬硬层浅，使用寿命短，影响生产，从理论上讲采用感应加热表面淬火才能满足使用性能。但一般的机械行业没有感应加热设备，我公司以往加工的托辊表面淬火都是到有感应加热设备的企业进行处理的，但处理过的托辊显得不耐用，更换比较频繁，影响生产。从磨损的托辊表面看是由于感应淬火加热速度快，淬火深度不够形成了内部软外部硬的一层硬壳，使托辊踏面抗压强度不够，造成轮踏面塌陷而失效，而且感应淬火很难做到对托辊中间轮沿淬火，使踏面到轮沿还有一段过渡软带，对托辊淬火质量影响较大，造成托辊早期磨损而失效等缺陷。
　　二、实际应用
　　1、工艺
　　为提高托辊淬火质量，通过查阅资料，我们改用了水油双级淬火+低温回火工艺，用自制的工装夹具对托辊整体进行热处理，使托辊达到图纸技术要求。
　　2、夹具
　　自制的夹具由盖板、心轴组成，盖板采用厚度在30～40mm的钢板制作，心轴用圆钢制作，心轴外径与托辊内孔单边留1.5～2mm间隙，盖板外径和托辊踏面外径相同内孔与心轴外径单边留1～1.5mm间隙。夹具反复使用5～6此后，将出现变形，这时只要把夹具盖板在压力机上校平或在车床上车平，保证与托辊端面大面积接触即可。夹具如下图：
　　
　　3、操作要求
　　托辊淬火前外圆车成内孔单边留1～2mm余量，将托辊装在夹具上入炉加热淬火。
　　由于采用的是装夹后加热淬火，冷却由踏面和盖板外表面开始渐次转向内部，使踏面和轮沿得到淬火，消除了踏面与轮沿间的过渡软带。盖板在托辊端面上，降低了托辊表面和内孔的冷却速度，使托辊的端面和内孔表面硬度低于托辊表面，满足了车轮要求表面淬硬心部保持一定韧性的要求。
　　水淬油冷应控制好水冷时间，要使托辊温度降至C曲线鼻温以下温度时(以获得更多的马氏体组织)再转入油中冷却，这样既保证获得马氏体组织，又减小了马氏体转变引起的相变应力和淬火热应力，防止工件的变形和开裂。水冷时间过短，过冷奥氏体可能发生珠光体转变，而达不到淬火的目的，水冷时间过长托辊易开裂。水冷时间因季节和水温不同，可按实际情况和车轮直径大小作适当调整。
　　4、效果
　　托辊整体装夹水淬油冷工艺并经低温回火后，托辊踏面轮沿面处硬度达到HRC40～45，沿轮沿向内10mm后硬度仍达到HRC33～35，硬度下降坡度比较平缓，心部硬度也得到了改善，消除了原淬火工艺的缺陷，并且解决了车间没有感应设备，不能对托辊进行表面热处理的现状，这种工艺比原来先正火再表面淬火少一道工艺降低了成本，操作简单，生产效率高，托辊的使用寿命长，从而提高了取料机的运转率。
　　三、结论
　　采用此种方法，自制一些简易夹具就可以对不同的轮状、套类工件进行表面淬火，如行走轮、取料机挡轮、站台用倒绳轮等都是采用了此工艺进行了表面淬火，检测达到技术要求，经过实际使用效果明显，具有较高的实用性。

《浅谈托辊表面淬火》

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