精密滾珠絲杠表面感應加熱淬火工藝研究.pdf

1、精密滾珠絲杠副是精密機械定位與傳動的關鍵功能部件，其同時兼具高精度、高效率和可逆性等優(yōu)點。作為關鍵部件之一，滾珠絲杠的表面硬度和耐磨性是保持滾珠絲杠副精度的重要因素。目前，國內(nèi)滾珠絲杠采用的感應加熱淬火工藝普遍存在淬硬層淺、硬度梯度分布不合理、變形大等問題，因而制約了精密滾珠絲杠的定位精度等可靠性能指標提升。
　　本文參考國際滾珠絲杠常用的50CrMo4鋼，選用國產(chǎn)55CrMo鋼作為制造Φ80mm規(guī)格的滾珠絲杠材料。針對滾珠絲杠感

2、應淬火時因滾道部位的漏磁現(xiàn)象而導致硬度分布不合理問題，提出對車絲絲杠采用傾斜30°單匝感應圈的感應加熱淬火工藝和對絲杠光桿采用四匝感應圈的感應加熱淬火工藝。通過顯微組織觀察、顯微硬度及硬度分布曲線測量、疲勞試驗和失效分析，分別對Φ80mm規(guī)格50CrMo4鋼和55CrMo鋼制車絲絲杠和絲杠光桿的感應加熱淬火工藝質(zhì)量進行了綜合對比分析和研究，結果表明:
　　(1)國產(chǎn)55CrMo鋼與50CrMo4鋼的化學成分相近，均具有較高的淬透性

3、。經(jīng)預先調(diào)質(zhì)熱處理后，國產(chǎn)55CrMo鋼中的回火索氏體組織更均勻、細小，有利于后續(xù)表面感應加熱淬火工藝的進行。但是，Φ80mm55CrMo鋼滾珠絲杠采用企業(yè)現(xiàn)行的表面感應加熱淬火工藝無法獲得理想的淬硬層組織及硬度分布梯度，而滾道底部硬度過低則明顯降低了耐磨性和抗接觸疲勞性能。
　　(2)車絲絲杠采用傾斜30°單匝感應圈的表面感應淬火工藝處理后，其滾道底部的淬火效果有所改善。而絲杠光桿采用四匝感應線圈的表面感應加熱淬火工藝處理后，淬

4、火效果明顯改善，其淬硬層深度明顯增加，淬硬層組織中未溶碳化物分布均勻，提高了耐磨性及抗接觸疲勞性能。
　　(3)Φ80mm55CrMo鋼絲杠光桿采用四匝感應圈的表面感應加熱淬火工藝優(yōu)化參數(shù)是:功率160kW、淬火速度240mm/min、冷卻液濃度7.5％、冷卻距離35mm。絲杠光桿經(jīng)此優(yōu)化淬火工藝處理后，表面淬火效果最好。
　　(4)疲勞試驗和失效分析的綜合結果表明，Φ80mm55CrMo鋼滾珠絲杠副的疲勞壽命可以滿足額定壽