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某滚珠丝杠的直径为40mm,材料为GCr15钢。热处理技术要求:感应淬火、回火后螺纹滚道表面硬度为58-63HRC(650-770HV),淬硬层深度为1-1.5mm。

1)预备热处理。GCr15钢滚珠丝杠预备热处理采用调质处理。

2)感应淬火问题。采用常规感应淬火工艺及感应器,对φ40mm规格滚珠丝杠进行感应淬火处理时,常出现淬硬层浅、硬度分布不合理、畸变大等问题。

3)中频感应淬火、回火。由于中频感应淬火作为滚珠丝杠的最终热处理,故丝杠中频感应淬火质量很大程度上取决于感应器的尺寸、形状结构等参数的精确设计。对此,改进感应淬火工艺,采用了感应器平面与丝杠轴向倾斜30°的感应器。采用60kw中频感应加热机进行淬火热处理,淬火速度为300mm/min,淬火冷却介质为碱水。

4)金相组织。表面硬化层组织为隐晶马氏体+细小颗粒状碳化物,有轻度带状组织;过渡区组织为隐晶马氏体+细小颗粒状碳化物+回火索氏体,带状组织不明显;心部组织为回火索氏体,未见明显带状组织。根据JB/T 9204一2008,表面硬化层组织在3-7级为合格,实测为6级,感应淬火组织合格。

5)硬度与有效硬化层深度 螺纹凸台(顶部)的表面硬度为850-930HV,有效硬化层深度约为3.75mm;螺纹牙齿高中部的表层硬度为800-900HV,有效硬化层深度约为2.75mm;螺纹凹槽(底部)的表层硬度为750-800HV,有效硬化层深度约为2.25mm。经最终磨削加工后,螺纹滚道表面有效硬化层深度与硬度均满足技术要求。

经中频感应加热机淬火后,滚珠丝杠的硬度满足技术要求,使用寿命大大提高,无裂纹、变形等缺陷。更为重要的是感应淬火、回火工艺适合大批量大规模生产,可以大大提高工人的生产效率。