專利名稱：一種大截面軸承內外圈鍛件調質芯部溫度變化的測試方法
技術領域：
本發明涉及一種軸承產品調質溫度測試方法，更具體的說，本發明主要涉及一種大截面軸承內外圈鍛件調質芯部溫度變化的測試方法。
背景技術：
隨著我國能源戰略的實施，國家對大型裝備及風力發電機組越來越重視，而大型回轉支承作為其關鍵零部件對其使用的可靠性起著舉足輕重的作用。大型回轉支承由于產品截面大，在調質過程很難完全淬透，為了使整個工件截面透熱調質工藝順利實施，常常過于保守的設置過多的加熱及保溫時間，造成了巨大的能源浪費。因此，精確的測量大截面產品的鍛件加熱及保溫過程芯部溫度變化情況有利于編制合理的調質工藝，而現有的大截面軸承產品，還局限在調質結束后通過剖開產品或者隨爐試樣來測試截面硬度梯度來間接衡量鍛件芯部是否透熱，取樣和檢測周期長，只能知道大概情況，而且無法知道芯部的準確溫度，特別是淬火冷卻過程中心部溫度變化情況即工件“被”冷卻的速度是否足夠，因此有必要針對這些缺陷做出進一步的改進。
發明內容
本發明的目的之一在于解決上述不足，提供一種直接作用于軸承本身的一種大截面軸承內外圈鍛件調質芯部溫度變化的測試方法。為解決上述的技術問題，本發明采用以下技術方案本發明所提供的一種大截面軸承內外圈鍛件調質芯部溫度變化的測試方法，所述的方法按照如下的步驟進行操作步驟一、由軸承內外圈鍛件的內徑面向外打盲孔，且盲孔深度大于或等于軸承內外圈鍛件截面厚度的50% ；步驟二、采用柔性熱電偶并將其測量端插入盲孔并與盲孔底部相接觸，再用填充物將柔性熱電偶插入盲孔的部分與盲孔孔壁之間的間隙填滿；步驟三、將柔性熱電偶冷端接入無紙記錄儀，再將軸承內外圈鍛件裝入調質爐中加熱并保溫，然后將其浸入淬火液中淬火降溫，再進行高溫回火處理，整個調質過程中的實時溫度變化數據由無紙記錄儀記錄并生成軸承內外圈鍛件芯部溫度變化的曲線圖。更進一步的技術方案是所述的測試方法還包括步驟四、將無紙記錄儀所記錄的溫度數據通過存儲卡讀取并傳輸至計算機上進行分析。更進一步的技術方案是所述的步驟一中盲孔的位置設置在軸承內外圈鍛件的內徑面，且位于上端面與下端面之間的中心線附近。更進一步的技術方案是所述的步驟一盲孔設置的方向為由軸承內外圈鍛件的內徑面向外發散狀且平行于上端面和下端面，并與軸承內外圈鍛件圓心到外徑面的任意一條
直線相重合。更進一步的技術方案是所述的步驟一中的盲孔為多個，每個盲孔中都插入柔性熱電偶的測量端，且任意兩個相鄰盲孔之間的距離大于被測軸承內外圈鍛件的截面厚度。更進一步的技術方案是所述的步驟一中的盲孔采用麻花鉆由軸承內外圈鍛件的內徑面向外徑面方向加工。更進一步的技術方案是所述的軸承內外圈鍛件的截面厚度為100至340毫米。更進一步的技術方案是所述的步驟二中的填充物為耐火纖維。更進一步的技術方案是所述的步驟三中將軸承內外圈鍛件裝入調質爐中加熱并保溫的操作方法為將軸承內外圈鍛件由常溫加熱至680攝氏度，保溫單位時間后繼續升溫到860攝氏度，再保溫單位時間后再進行淬火降溫。更進一步的技術方案是所述的步驟三中的無紙記錄儀置于升降推車上。與現有技術相比，本發明的有益效果之一是通過將柔性熱電偶插入設置在軸承內外圈鍛件的內徑上設置的盲孔中，使得在進行軸承產品調質的過程中直接讀取軸承內外圈鍛件芯部溫度的變化，并依靠無紙記錄儀生成溫度變化曲線，更加有利于根據工件壁厚和測得的溫度數據編制更合理的調質工藝以及提高軸承產品質量，且無需在無把握的情況下過多的延長加熱保溫時間以使軸承內外圈鍛件芯部加熱溫度達到淬火要求的溫度，節約能源消耗。且本發明所提供的一種大截面軸承內外圈鍛件調質芯部溫度變化的測試方法步驟簡單，亦可適用于其它各種大截面機械零件的熱處理過程的芯部溫度測試，應用范圍廣闊。
圖I為本發明實施例中軸承內外圈鍛件內徑盲孔位置示意圖；圖2為本發明實施例中軸承內外圈鍛件加熱溫度變化曲線圖；圖3為本發明實施例中軸承內外圈鍛件淬火降溫溫度變化曲線圖；圖4為本發明實施例中軸承內外圈鍛件高溫回火溫度變化曲線圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步闡述。實施例本發明所提供的一種大截面軸承內外圈鍛件調質芯部溫度變化的測試方法，該測試方法主要用于測試截面厚度在100到340毫米之間的軸承內外圈鍛件，測試效果較好，在實際應用中，100毫米以下加熱保溫時間本來就相對較短，沒有必要這樣測試，但也可用于測試截面厚度為340毫米以上的軸承產品，發明人在實驗過程中，根據具體打孔難度而言， 雖然針對截面厚度為340毫米以上的軸承產品在打孔過程中存在一定困難，需要專門定制麻花鉆實施效果稍差，但并不影響本發明技術方案的順利實施，因此應當理解為，本發明適用于所有厚度能夠打孔的的軸承零件的鍛件調質及其他機械零件熱處理工藝中芯部溫度變化的檢測，尤其適合于在截面厚度為100至340毫米的軸承內外圈鍛件上實施。所述的方法按照如下的步驟進行操作步驟一、由軸承內外圈鍛件的內徑面向外打盲孔；盲孔深度大于或等于軸承內外圈鍛件截面厚度的50% ;對于盲孔的深度而言，其目的為更加接近軸承內外圈鍛件的芯部， 在前述所提到的盲孔的直徑而言，優選的技術方案為盲孔的直徑小于等于12毫米，且大于或等于柔性熱電偶測量端的直徑2毫米。步驟二、采用柔性熱電偶并將其測量端插入盲孔底部，再用填充物將柔性熱電偶測量端與盲孔孔壁之間的間隙填滿；前述所提到的填充物，應當采用耐高溫性能好、且高溫下熱導率低、柔軟而有彈性、耐激冷激熱性能優良的材質進行填充，避免在加熱和淬火的過程中造成柔性熱電偶檢測溫度與軸承內外圈鍛件芯部實際溫度的存在較大差異，因此在實施例中，發明人認為優選的填充物材質為耐火纖維。軸承內外圈鍛件裝入調質爐之前，優先采用￠3鋼絲將柔性熱電偶捆綁在待測工件上固定，固定方式可考慮將柔性熱電偶被捆綁處彎曲成類似于“凸”字的形狀，防止在加熱及淬火過程中柔性熱電偶的測量端因固定不牢固而發生脫落或滑移，如需在調質爐中同時加熱多個軸承內外圈鍛件以更加有效的模擬生產條件，那么需要將各個軸承內外圈鍛件進行疊放，它們間采用相同規格的墊塊隔開，避免相互接觸影響芯部溫度測試的準確度，固定好后，將柔性熱電偶的另一端從調質爐適當的位置引出來，例如爐門縫隙處、或調質爐上其他可以開孔的地方，并采用耐火纖維將柔性熱電偶引出的地方封堵嚴實。步驟三、將步驟二從爐子中引出的柔性熱電偶冷端接入無紙記錄儀，再將軸承內外圈鍛件裝入調質爐中加熱并保溫，然后將其浸入淬火液中淬火降溫，再進行高溫回火處理，整個過程中的實時溫度變化數據由無紙記錄儀記錄并生成軸承內外圈鍛件芯部溫度變化的曲線圖。在加熱的過程中，按680°C預熱，保溫單位時間后再升溫到860°C，再保溫單位時間后再進行淬火降溫，但也不排除根據不同的材質在更高或更低的溫度下采用柔性熱電偶與無紙記錄儀進行軸承內外圈鍛件芯部溫度變化數據的實時采集。前述所提到的淬火液最好采用水溶性淬火液，而前述的保溫單位時間需要根據不同截面厚度的軸承內外圈鍛件來進行具體確定，具體的說，鍛件的截面厚度越大，加熱后保溫的單位時間越長，保溫的作用為使軸承內外圈鍛件的整體溫度都上升至與表層溫度相同的溫度。測試完成后，可按照測試結果對原先根據截面厚度計算的時間進行優化，以獲得合理的加熱保溫時間。而前述所提到的高溫回火處理，根據軸承鍛件或其他機械零部件回火處理的慣常溫度，可以確定回火加熱溫度在500攝氏度以上稱之為高溫回火處理。作為優選，更加有利于對上述步驟三中統計到的數據進行分析，依照上述的三個步驟，本發明還可以包含步驟四，其具體操作方式為將無紙記錄儀所記錄的溫度數據通過存儲卡或其它存儲設備讀取并傳輸至計算機上進行分析，需要通過與無紙記錄儀相匹配的軟件才能打開其數據，例如PHN數據瀏覽器或與其相類似的計算機軟件。發明人經過實驗還發現，軸承內外圈鍛件的內徑上設置的盲孔3位置，以及盲孔3 延伸方向的不同會影響其加熱、淬火以及高溫回火加工的芯部溫度測試數據，針對前述問題，發明人認為比較優選的技術方案是將本發明上述步驟一中的盲孔3的位置設置在軸承內外圈鍛件的內徑面4上，且位于上端面I與下端面2之間的中心線附近。具體可參見附圖I所示，這樣通過柔性熱電偶的測量端插入后即大致與軸承內外圈鍛件的芯部正中相接觸，還需要說明的是，盲孔3設置的方向最好為由軸承內外圈鍛件的內徑面4向外發散狀， 且與軸承內外圈鍛件的圓心到外徑面5的任意一條直線相重合，這樣可以最短的距離達到軸承內外圈鍛件的芯部，降低了軸承內外圈鍛件內徑面4上盲孔3的加工難度。根據不同厚度和大小的軸承內外圈鍛件或其他金屬材質的機械零件采用本發明測試的方式也不盡相同，更具體的說，依照本發明上述的三個步驟，可變換為各種類似的方案測試不同截面厚度、不同體積大小的金屬零件熱處理過程中芯部的溫度變化。為了進一步使測量結果更加準確，可以在軸承內外圈鍛件的內徑面上設置多個盲孔，將上述步驟一中的盲孔設置為多個，每個盲孔中都插入柔性熱電偶的測量端，而為避免設置多個盲孔時， 多個盲孔中對應的柔性熱電偶所檢測到的溫度變化曲線出現完全相同或大范圍相同的情況，又或者因相鄰盲孔之間距離太近造成相互干擾影響測量準確性，可將相鄰盲孔之間的距離設置為大于軸承內外圈鍛件的截面厚度。而針對上述反復提到的軸承內外圈鍛件內徑面上設置的盲孔，是本發明對軸承內外圈鍛件芯部溫度檢測并生成變化曲線圖的關鍵，發明人在進行實驗時是采用的麻花鉆進行加工，由軸承內外圈鍛件的內徑面向外，按照前述盲孔方向和位置進行加工。但此種方式僅僅是發明人認為比較優選和簡便的方式，在批量測試時，完全可以利用其它打孔工具進行加工，其目的為在軸承內外圈鍛件內徑面上形成孔壁近乎平整的盲孔。除上述的實施方式以外，發明人還發現所采用的柔性熱電偶在軸承產品調質過程，即加熱、淬火以及高溫回火的過程中一直需要插在軸承內外圈鍛件內徑面上的盲孔中， 并且需與盲孔孔底保持緊密接觸，而柔性熱電偶的另一端是接入無紙記錄儀中的，由于柔性熱電偶的長度有限，在軸承內外圈鍛件裝入調質爐完成加熱及保溫后出爐向淬火槽中轉移時，為保證檢測數據的準確性，避免柔性熱電偶受到拉扯而出現松動，無紙記錄儀需要跟隨所檢測芯部溫度的軸承內外圈鍛件進行移動，因此在實施本發明時，需要頻繁的搬動無紙記錄儀，增加了檢測人員的勞動強度，或者延長柔性熱電偶的長度，但這也會影響軸承內外圈鍛件芯部溫度檢測的準確性。為解決這一弊病，發明人認為優選的技術方案是將上述步驟三中的無紙記錄儀置于升降推車上，通過推著帶動無紙記錄儀進行移動，并根據所需的高度進行調節。在實際的操作中，由于調質爐中的工件出爐時開啟爐門的溫度較高，操作人員不易靠近置于調質爐附近的無紙記錄儀，因此可在升降推車上前端部分再設置高于操作人員面部及無紙記錄儀位置的透明隔離板，透明隔離板最好采用聚碳酸酯加工制成，也可以采用其他耐高溫阻燃且對皮膚無毒的透明材料制成，可起到一定的隔熱作用，避免軸承內外圈鍛件在出爐轉移至淬火槽的過程中操作人員被高溫燙傷，或者無紙記錄儀因高溫發生損壞。采用本發明所提供的一種大截面軸承內外圈鍛件調質芯部溫度變化的測試方法測試截面厚度為100至340毫米之間的回轉支承半成品，經調質爐中加熱保溫、淬火液中淬火降溫以及再次進入調質爐中高溫回火的回轉支承內外圈鍛件芯部溫度曲線圖分別如圖2 至4所示，圖2為回轉支承鍛件進爐加熱保溫的溫度變化曲線圖，圖3為回轉支承鍛件加熱至860°C后在淬火液中淬火降溫的溫度變化曲線圖，圖4為回轉支承在完成淬火后再次進入調質爐中高溫回火的溫度變化曲線圖。通過圖2至圖4可知，本發明在具體實施過程中，可測試出加熱、淬火以及高溫回火工序時軸承內外圈鍛件芯部的溫度變化，使得調質工藝的編制過程中對加熱保溫時間的設置更加準確不再僅僅依賴于經驗公式進行粗略計算，而且水劑淬火液的冷卻性能可以通過被冷卻工件心部溫度變化情況更加直接的反映出來，不再僅僅依賴于IVF測試淬火液的冷卻特性，準確性大大提高，同時根據圖2至圖4的曲線圖也可證明，本發明是可供實施的。在本說明書中所談到的“一個實施例”、“另一個實施例”、“實施例”、等，指的是結合該實施例描述的具體特征、結構或者特點包括在本申請概括性描述的至少一個實施例中。在說明書中多個地方出現同種表述不是一定指的是同一個實施例。進一步來說，結合任一實施例描述一個具體特征、結構或者特點時，所要主張的是結合其他實施例來實現這種特征、結構或者特點也落在本發明的范圍內。盡管這里參照本發明的多個解釋性實施例對本發明進行了描述，但是，應該理解， 本領域技術人員可以設計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內。更具體地說，在本申請公開、附圖和權利要求的范圍內，可以對主題組合布局的組成部件和/或布局進行多種變型和改進。除了對組成部件和/或布局進行的變型和改進外，對于本領域技術人員來說，其他的用途也將是明顯的。
權利要求
1.一種大截面軸承內外圈鍛件調質芯部溫度變化的測試方法，其特征在于所述的方法按照如下的步驟進行操作步驟一、由軸承內外圈鍛件的內徑面向外打盲孔，且盲孔深度大于或等于軸承內外圈鍛件截面厚度的50% ；步驟二、采用柔性熱電偶并將其測量端插入盲孔并與盲孔底部相接觸，再用填充物將柔性熱電偶插入盲孔的部分與盲孔孔壁之間的間隙填滿；步驟三、將柔性熱電偶冷端接入無紙記錄儀，再將軸承內圈或外圈鍛件裝入調質爐中加熱并保溫，然后將其浸入淬火液中淬火降溫，再進行高溫回火處理，整個調質過程中的實時溫度變化數據由無紙記錄儀記錄并生成軸承內外圈鍛件芯部溫度變化的曲線圖。
2.根據權利要求I所述的大截面軸承內外圈鍛件調質芯部溫度變化的測試方法，其特征在于所述的測試方法還包括步驟四、將無紙記錄儀所記錄的溫度數據通過存儲卡讀取并傳輸至計算機上進行分析。
3.根據權利要求I所述的大截面軸承內外圈鍛件調質芯部溫度變化的測試方法，其特征在于所述的步驟一中盲孔的位置設置在軸承內外圈鍛件的內徑面，且位于上端面與下端面之間的中心線附近。
4.根據權利要求I至3任一所述的大截面軸承內外圈鍛件調質芯部溫度變化的測試方法，其特征在于所述的步驟一盲孔設置的方向為由軸承內外圈鍛件的內徑面向外發散狀且平行于內外圈鍛件上下端面，并與軸承內外圈鍛件圓心到外徑面的任意一條直線相重口 ο
5.根據權利要求4所述的大截面軸承內外圈鍛件調質芯部溫度變化的測試方法，其特征在于所述的步驟一中的盲孔為多個，每個盲孔中都插入柔性熱電偶的測量端，且任意兩個相鄰盲孔之間的距離大于被測軸承內外圈鍛件的截面厚度。
6.根據權利要求5所述的大截面軸承內外圈鍛件調質芯部溫度變化的測試方法，其特征在于所述的步驟一中的盲孔采用麻花鉆由軸承內外圈鍛件的內徑面向外徑面方向加工。
7.根據權利要求I所述的大截面軸承內外圈鍛件調質芯部溫度變化的測試方法，其特征在于所述的軸承內外圈鍛件的截面厚度為100至340毫米。
8.根據權利要求I所述的大截面軸承內外圈鍛件調質芯部溫度變化的測試方法，其特征在于所述的步驟二中的填充物為耐火纖維。
9.根據權利要求I所述的大截面軸承內外圈鍛件調質芯部溫度變化的測試方法，其特征在于所述的步驟三中將軸承內外圈鍛件裝入調質爐中加熱并保溫的操作方法為將軸承內外圈鍛件由常溫加熱至680攝氏度，保溫單位時間后繼續升溫到860攝氏度，再保溫單位時間后再進行淬火降溫。
10.根據權利要求I所述的大截面軸承內外圈鍛件調質芯部溫度變化的測試方法，其特征在于所述的步驟三中的無紙記錄儀置于升降推車上。
全文摘要
本發明公開了大截面軸承內外圈鍛件調質芯部溫度變化的測試方法，所述的方法按照如下的步驟進行操作步驟一、由軸承內外圈鍛件的內徑面向外打盲孔，且盲孔深度大于或等于軸承內外圈鍛件截面厚度的50％；步驟二、采用柔性熱電偶并將其測量端插入盲孔中，再用填充物將柔性熱電偶測量端與盲孔孔壁之間的間隙填滿；步驟三、將柔性熱電偶冷端接入無紙記錄儀，再將軸承內外圈鍛件裝入調質爐中加熱保溫，然后將其浸入水劑淬火液中淬火降溫，再進行回火處理，整個過程中的實時溫度變化數據由無紙記錄儀記錄并生成軸承內外圈鍛件芯部溫度變化的曲線圖。本發明所提供的一種軸承內外圈大截面鍛件產品調質芯部溫度變化的測試方法步驟簡單，應用范圍廣闊。
文檔編號G01K7/04GK102589740SQ201210012898
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月16日 優先權日2012年1月16日
發明者馮霆, 李力新, 汪文革, 趙光偉 申請人:成都天馬鐵路軸承有限公司