专利名称：一种空冷局部硬化微型导轨及其制造方法
技术领域：
本发明涉及滚动导轨副和滑动导轨副导轨的制造方法，特别是空冷局部硬化微型导轨(截面尺寸彡12X 12mm)的制造方法。
背景技术：
目前，国内、国外微型导轨副中的导轨所用的材料为高铬合金钢，一般用含铬量高达10%高铬合金工具钢(5CrlOMo)或含铬量更高16 18%的马氏体不锈钢(9Crl8、llCrl7)，经冷拉成导轨毛坯。为了确保导轨具有高的耐磨性，在制造微型导轨时，先按照图样尺寸进行钻、锪安装孔，制成导轨半成品，然后对半成品进行整体加热淬火，导轨整体被淬硬。此法在技术上不足之处是:整体淬火导轨变形大，须校直矫直，导致安装孔的孔距尺寸精度降低；导轨整体淬硬，脆性大，校直困难，在安装孔处很容易被压断；淬火后残余奥氏体含量较多，须添加冷处理或二次硬化回火加以消除。此外，高铬合金工具钢或高铬马氏体不锈钢钢材价格昂贵，毛坯的拉制性能、切削性能差和热处理工艺过程复杂，造成导轨成品成本闻。
发明内容
本发明要解决 的技术问题是提供一种价格低廉的钢材来制造微型导轨，导轨毛坯沟槽或滑道所在面(以下统称渗面)经局部离子渗碳或局部离子碳氮共渗(以下统称局部离子渗)及随后空冷亚温淬火，硬度高(58 62HRC)，其余面(以下称统非渗面)硬度低((26HRC)，可在导轨淬火后进行切削加工，为此，本发明还要提供一种该导轨的制造方法。为了解决上述的技术问题，本发明所述的微型导轨，渗面硬度58 62HRC，非渗面硬度彡26HRC。作为上述技术方案的改进，所述导轨由低合金渗碳钢制造，经局部离子渗及随后空冷亚温淬火，渗面硬度58 62HRC，非渗面硬度< 26HRC。本发明的一种空冷局部硬化微型导轨及其制造方法包括以下步骤:a.根据导轨截面尺寸的大小，选择适合于经碳氮共渗或渗碳、在空气中冷却能淬硬(58 62HRC)的低合金渗碳钢，经冷拉成导轨毛坯；b.按工艺文件规定的长度下料；c.对导轨进行局部离子渗及随后空冷亚温淬火硬化处理；步骤c中，局部离子渗及随后空冷亚温淬火硬化处理包括以下工艺过程:I)对局部离子渗导轨毛坯的非渗面进行屏蔽，屏蔽形式有二:①用钢板将非渗面加以覆盖；②将两导轨的非渗面互相贴合。屏蔽时，两种形式同时并用；2)将屏蔽好的导轨毛坯放入离子碳氮共渗炉中进行局部离子渗，离子渗温度850 870°C，保温2 3时，然后随炉冷至550 600°C出空冷；3)将已完成局部离子渗的导轨，放置在有保护气氛的炉中加热至亚温淬火温度Acl+(10 20) °C，保温10 15分钟，随后出炉空冷趁热校直；4)将导轨加热至180 200°C，保温2 3小时。本发明的有益效果是:这种空冷局部硬化微型导轨由于采用低合金渗碳钢制造，用材成本仅为高合金工具钢的1/4 1/5、不锈钢的1/7 1/8，有利于降低生产成本；渗面硬度高58 62HRC，耐磨性良好，而非渗面硬度低< 26HRC，具有包括钻、锪孔等良好切削性能，安装孔孔距形位误差精度比整体淬火导轨高，有利于导轨加工精度的提高；亚温淬火残余奥氏体含量比常规淬火少，可省去消除残余奥氏体工序；空冷淬火过程趁热校直能及时消除部分校直应力，有利于减小后工序导轨的变形；非渗面不用涂防渗涂料就可达到防渗效果，省掉涂防渗涂料工序，有利于降低制造成本；所用淬火介质是空气，无须用油，既节省了淬火用油，又无油烟污染；热处理后导轨表面清洁，无须清洗，有利于环保和改善劳动条件。
具体实施例方式本发明所述的一种空冷局部硬化微型导轨是由低合金渗碳钢制造，渗面硬度58 62HRC，非渗面硬度≤ 26HRC。本发明所述的一种空冷局部硬化微型导轨及其制造方法，其制造方法包括以下步骤: a.根据导轨截面尺寸的大小，选用适合于经局部离子渗和空冷能淬硬(58 62HRC)的钢种，经冷拉成导轨毛坯；b.按工艺文件规定的长度下料；c.对导轨进行局部离子渗；d.对导轨进行空冷亚温淬火硬化处理；步骤c中，局部离子渗包括以下工艺过程:I)对局部离子渗导轨毛坯的非渗面进行屏蔽，屏蔽形式有二:①用钢板将非渗面加以覆盖；②将两导轨的非渗面互相贴合。屏蔽时，两种形式同时并用；2)将屏蔽好的导轨毛坯放入离子碳氮共渗炉中进行局部离子渗，离子渗温度850 870°C，强渗2 3小时，扩散0.5小时，然后随炉冷至550 600°C出空冷；步骤d中，局部硬化热处理包括以下工艺过程:I)将导轨放置于保护气氛炉中，加热至亚温淬火温度Ael+ (20 30) V，保温10 15分钟，随后出炉空冷和趁热校直；2)将导 轨加热至180 200°C，保温2 3小时。为了便于更全面理解本发明，下面将给出两个具体实施例子对本发明作进一步说明。实施例1:滚动直线导轨副矩形微型导轨，外形尺寸:长600 X宽12 X高8mm，技术要求:材料为20CrNiA钢，带沟槽两侧面碳氮共渗淬火，，硬度58 62HRC，有效硬化层深度0.6 0.8mm,安装孔所在两面不允许碳氮共渗，硬度彡26HRC。其制造方法如下:将圆钢冷拉成带沟槽矩形微型导轨毛坯-按工艺规定长度600mm下料-用钢板覆盖非渗面以及两导轨非渗面互相贴合两种形式同时并用进行屏蔽-局部离子碳氮共渗-空冷亚温淬火等热处理工序。局部离子碳氮共渗和空冷亚温淬火工艺过程的工艺参数:先将导轨放入温度850 870°C的离子碳氮炉渗中进行碳氮共渗，共渗2 3小时，扩散0.5小时，炉冷至550 600°C出炉空冷，再将导轨放入保护气氛炉中加热至755 765°C，保温10 15分钟，出炉空冷和趁热校直，180 200°C回火2 3小时。以下工序按导轨图样尺寸进行钻、锪安装孔和磨削加工。实施例2:线性模组中的U形滑道，外形尺寸:长400mmX宽8mmX高5mm。技术条件:材料20CrMoA钢U形面渗碳，硬度58 62HRC，有效硬化层深度0.6 0.8mm,其余部位不允许渗碳，硬度< 26HRC。其制造方法如下:将圆钢冷拉成带U形槽滑道的微型导轨毛坯-按工艺规定长度400mm下料-用钢板覆盖非渗碳面以及两导轨非渗碳面互相贴合两种形式同时并用进行屏蔽-局部离子渗碳-空冷亚温淬火等热处理工序。局部离子渗碳和亚温淬火工艺过程的工艺参数:先将导轨放入温度860 880°C的离子渗碳炉中进行渗碳，强渗2 3小时，扩散0.5小时，炉冷至550 600°C出炉空冷，再将导轨放入保护气氛炉中加热至765 775°C，保温10 15分钟，出炉空冷和趁热校直以及180 200°C回火2 3小时。以下工序按U形滑道图样尺寸进行磨削加工。
权利要求
1.一种空冷局部硬化微型导轨及其制造方法，其特征在于所述导轨沟槽(或滑道)所在面(碳氮共渗面或渗碳面)硬度58 62HRC，其余面(以下称非渗面)硬度< 26HRC。
2.根据权利要求1所述导轨，其特征在于所述导轨由低合金渗碳钢制造。
3.根据权利要求1所述空冷局部硬化微型导轨，经局部离子碳氮共渗(或局部离子渗碳)和空冷亚温淬火而获得。
4.一种空冷局部硬化微型导轨及其制造方法，其特征在于包括以下步骤: a.冷拉制作导轨毛坯； b.根据工艺文件规定的长度下料； c.对导轨毛坯进行局部离子碳氮共渗(或局部离子渗碳)； d.对已完成局部离子碳氮共渗(或局部离子渗碳)的导轨进行空冷亚温淬火。
5.根据权利要求4所述空冷局部硬化微型导轨的制造方法，其特征在于步骤c中所述局部离子碳氮共渗(或局部离子渗碳)包括以下工艺过程: 1)对局部离子碳氮共渗(或局部离子渗碳)导轨毛坯非渗面进行屏蔽，屏蔽形式有二:①用钢板将非渗面加于覆盖；②将两导轨非渗面相互相贴合。两种形式同时并用； 2)将屏蔽好的导轨毛坯放入850 880°C离子碳氮共渗炉进行局部离子碳氮共渗(或局部离子渗碳)； 3)随炉冷却至550 600°C，出炉空冷。
6.根据权利要求4所述空冷局部硬化微型导轨的制造方法，其特征在于步骤d中所述空冷亚温淬火包括以下工艺过程: 1)将已完成局部离子碳氮共渗(或局部离子渗碳)的导轨放置于保护气氛炉中，加热至Ael+ (10 20) V，保温10 15分钟； 2)将导轨放置在空气中冷却和趁热校直； 3)将导轨加热至180 200°C，保温2 3小时。
全文摘要
本发明公开了一种空冷局部硬化微型导轨及其制造方法。本发明所述导轨是采用经碳氮共渗(或渗碳)后，在空气中冷却淬火能淬硬的钢材制造。在制造时，先将圆钢冷拉成导轨毛坯，然后对导轨毛坯非碳氮共渗面(或非渗碳面)进行屏蔽，接着对已屏蔽好的导轨进行局部离子碳氮共渗(或渗碳)和空冷亚温淬火并趁热校直。淬火后导轨碳氮共渗面(或渗碳面)硬度58～62HRC，非碳氮共渗面(或非渗碳面)硬度≤26HRC。最后按图样尺寸对导轨进行机械加工和磨削。本发明有益效果是导轨用材成本仅为现用钢材的1/4～1/8；非渗面不用涂防渗涂料或镀铜就能达到防渗目的；所用淬火介质是空气，无油烟污染；热处理后导轨表面清洁，无油污，无须清洗。有利环保、改善劳动条件和降低生产成本。
文档编号C21D1/18GK103161825SQ20131006749
公开日2013年6月19日 申请日期2013年2月22日 优先权日2013年2月22日
发明者区文波 申请人:区文波