[发明专利]一种轴类件的复合制备工艺

说明书

一种轴类件的复合制备工艺，包括以下步骤：(1)准备轴套和轴芯；(2)将轴套的内表面和轴芯的外表面进行表面处理，然后将轴芯嵌套在轴套内组成坯料；(3)先置于加热炉中，在惰性气氛或真空条件下加热至100～500℃并保温1～8h，然后端部焊接密封；(4)置于加热炉中，加热保温后进行墩粗和拔长，最后经过热处理。本发明的工艺解决了单一材料轴类件强度和韧性之间的矛盾，降低轴类件生产成本，延长了复合轴类件的生命周期，可实现工业化大批量生产。

技术领域

本发明属于机械零件加工技术领域，特别涉及一种轴类件的复合制备工艺。

背景技术

轴类件是一种在机器中起到支承、传递扭矩和承受载荷的零部件，由于其受力情况复杂，使得对其内部质量和力学性能要求很严格；传统单一材质轴类件难以同时满足工作过程中对其耐磨性和韧性的双重要求，而通过复合工艺制备的轴类件，由于其芯部和复合层可以选用不同的材质，它能较好的解决单一材料轴类件外层高耐磨性和芯部强韧性之间的矛盾，同时也能大大降低轴类件的生产成本。

为了提高轴类件外层的高耐磨性，目前的方法主要有高合金化、表面渗碳处理和分层复合等方法；高合金化即在轴类件铸坯中添加W、Mo、Cr、V等合金元素，可以得到高显微硬度共晶碳化物能够显著提高轴类件的硬度和耐磨性；但由于铸坯凝固过程中冷却速度快，这些合金元素及它们的碳化物来不及扩散，从而在铸坯中往往会产生严重的偏析现象，且轴类件尺寸越大，其偏析越严重、组织越不均匀，结果导致轴类件在后续锻造过程中变形困难、易开裂、成材率低、成本大大升高；而且通过添加大量合金元素虽然可以显著提高轴类件外层的高硬度、高耐磨性，但芯部的高韧性很难实现；中国发明专利(申请号为201610425730.5)提出一种“非调质复合轴类件”的制备方法，用冷却液对轴类零件表面进行清洗，清洗完毕后，在真空氩气氛下进行干燥处理，然后用硬质合金摩擦头向轴类零件的表面加压，在向轴类零件表面施压的同时使硬质合金摩擦头和轴类零件之间产生周向相对转动和轴向相对移动，从而使轴类零件表面产生塑性形变，并形成纳米级晶粒层，经过预处理的轴类零件装炉，当炉内温度达到800℃时，滴加煤油并点燃所排放的废气，继续升温至950℃，滴加煤油和甲醇的混合物，保温8h后渗碳；该方法虽然可以提高轴类件表层硬度和耐磨性，但存在渗碳层薄、渗碳层厚度均匀性很难控制、时间长、效率低等问题；中国发明专利(发明号为201110362480.2)提出一种“分层复合组织轴类零件材料及制备方法”，将含C0.40～1.5wt％，其他合金含量总和小于5wt％的中高碳低合金钢的坯料加热到轧制温度，再将其处理成外层温度低心部温度高的轧制坯料，要求轧坯表层温度在A1温度以下300℃，心部仍为轧制温度，最后进行单道次斜轧或楔横轧获得外层具有较高的强度与硬度，内层具有较好抗冲击性的分层复合组织轴类零件；此工艺存在不易克服的缺点，如大型模具制造加工困难、模具制造周期长、现场调试时间较长、且只适用于单一品种大规模生产的缺点。

发明内容

针对现有轴类部件在制备技术中存在的上述问题，本发明提供一种轴类件的复合制备工艺，将轴套和轴芯组坯在一起，在真空条件下将两者端部连接处焊接密封，再经过镦拔处理使轴套和轴芯冶金结合，制成力学性能良好的轴类件，对高合金偏析、中间疏松、夹杂、组织不均匀等问题进行改善，并降低生产成本。

本发明的轴类件的复合制备工艺包括以下步骤：

1、准备轴套和轴芯，轴芯为圆柱状钢材，轴套为钢管，轴套的内径与轴芯的外径相配合或有≤5mm的间距；

2、将轴套的内表面和轴芯的外表面进行表面处理，然后将轴芯嵌套在轴套内组成坯料；

3、先将坯料置于加热炉中，在惰性气氛或真空条件下加热至100～500℃并保温1～8h，然后取出，在轴套端部将轴套和轴芯连接处焊接密封，获得复合坯料；其中焊接密封是在真空条件下进行，或者在大气环境下进行焊接密封并预留连通管，使轴套和轴芯之间的间隙通过连通管与外部连通，通过真空泵与连通管处相连进行抽真空，抽真空后将连通管焊接密封；