轴箱后盖热处理工艺的制作方法

轴箱后盖热处理工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及金属材料的热处理工艺，特别是一种轨道车辆用轴箱后盖的热处理工 艺。
【背景技术】
[0002] 轨道车辆的车轴轴端设有轴箱装置，轴箱装置连接车体和轮对，其内端安装有轴 箱后盖。轴箱后盖用于保护和支撑轴承，并具有密封、紧固、防尘等作用。轴箱后盖为分体 式结构，由上、下后盖体组装而成。为方便轴箱后盖组装到轴箱装置上，并保证轴箱后盖的 使用性能，要求轴箱后盖在精加工后的变形量很小，即上、下后盖体的变形尺寸需在规定的 范围内。
[0003]目前轨道车辆轴箱装置用轴箱后盖通常采用铝合金精密锻造成型技术，材料为 5083-0 (AlMg4. 5MnO. 7)。5083为一种常用防锈铝合金，0为材料的退火状态。由于5083 材料的其它合金含量有限，不足以形成过饱和固溶体和第二相强化相，不可进行热处理强 化，且镁合金的存在使其成型困难，因此该材料在精密锻造成型方面应用较少，国内外对该 材料零散部件的热处理参考数据较少，且实用性有限。由于锻造成型需要较高的温度把材 料加热到软化区，冷却的温差会给内部组织带来很多的残留内应力，导致产品在机加工后 因内应力释放而产生变形，而影响产品的组装。若按照常规的金属材料退火工艺去除应力， 即热处理温度390?420°C，加热时间30min，空冷或水冷。该种退火工艺的加热温度较高， 且时间短，能对5083内部晶格错位进行稳定性恢复，却无法去除宏观结构上的变形应力， 且热处理后晶粒长大，会带来力学性能降低和热处理应力残留等问题。若使用高低温循环 的办法消除应力，由于铝合金在低温下的强度、塑性等综合性能较好，分子活动能力低，因 此低温下的去除应力效果不明显。若采用自然时效的方法消除应力，则需要较长的时间，一 般都在几个月甚至几年，将影响产品的生产效率，不适用于批量化生产。震动去应力的方法 则比较适合体积较大、框架类结构的产品，且会对产品表面产生一定的损伤。

【发明内容】

[0004] 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种能大大消除内应力，有效控制精 加工后的变形量，且能保证轴箱后盖综合力学性能的轴箱后盖热处理工艺。
[0005]为了实现其目的，本发明采用的技术方案是，一种轴箱后盖热处理工艺，轴箱后盖 包括上后盖体和下后盖体，其创新在于：所述轴箱后盖采用了分段退火的方法，具体步骤如 下： 第一段：将轴箱后盖在无叠加和无相互接触的状态下码放在烘架上，将烘架放进箱式 电阻炉内，加热至250°C?300°C保温1?2小时；然后随炉冷却至100°C以下； 第二段：将烘架连同码放在烘架上的轴箱后盖一起从箱式电阻炉内取出，置于环境温 度下保持8小时以上； 第三段：将烘架连同码放在烘架上的轴箱后盖再次放进箱式电阻炉内，加热至 150°C?200°C保温2?3小时；然后随炉冷却至室温。
[0006] 所述箱式电阻炉包括电阻加热装置、空气循环装置，温度测量装置和电子温控系 统。
[0007] 所用烘架为框架式结构，包括框架和隔层，所述隔层为网格结构。
[0008] 所述轴箱后盖置于烘架上，轴箱后盖相互之间保持50mm以上的距离。
[0009] 所述轴箱后盖置于烘架上，轴箱后盖上方保持100mm以上空间距离。
[0010] 所述轴箱后盖材料为5083。
[0011] 本发明的轴箱后盖热处理工艺采用分段退火的方法，通过不同的温度范围和不同 的保温时间，能大大消除后盖体的内应力，有效控制因残余内应力而导致后盖体精加工后 的变形量，使精加工后的后盖体的尺寸满足后续的组装要求，且保证轴箱后盖的使用性能 要求。热处理阶段分为2次加热处理，对加热温度和保温时间进行了优化设计，减少因温度 快速变化而带来的二次应力残留问题，大大消除后盖体在锻造和热处理过程中产生的内应 力。由于加热温度避开了高温区，且加热温度较其它方式有所降低，能防止材料因热处理温 度过高而带来的晶粒粗大、防锈性能下降等问题，保证材料的综合力学性能。
【附图说明】
[0012] 图1是本发明轴箱后盖热处理工艺流程图； 图2是本发明轴箱后盖的结构示意图； 图3是图2中上后盖体的结构示意图； 图4是图3中A-A剖面图； 图5是图2中下后盖体的结构示意图； 图6是图5中B-B剖面图； 图7是本发明中使用烘架的结构示意图； 图8是本发明中轴箱后盖的材料中镁在铝中的溶解度图； 图9是采用本发明热处理工艺处理后的轴箱后盖横向组织（500倍腐蚀前）图； 图10是采用本发明热处理工艺处理后的轴箱后盖横向组织（500倍腐蚀后）图； 图11是采用本发明热处理工艺处理后的轴箱后盖纵向组织（500倍腐蚀后）图。
【具体实施方式】
[0013] 以下结合具体的实施例对本发明作进一步的详细描述。
[0014] 实施例：以采用5083为材料的通过精密锻造成型的轴箱后盖为例，对本发明作进 一步详细描述。
[0015] 参见图1?7所示，一种高速动车组用分体式轴箱后盖1由上后盖体1-1和下后 盖体1-2组装而成，轴箱后盖1材料为错合金5083,上后盖体1-1和下后盖体1-2通过精密 锻造成型组装而成的轴箱后盖1的热处理工艺包括如下步骤： 第一段：将精密锻造成型的轴箱后盖1在无叠加和无相互接触的状态下码放在烘架2 上，将烘架2放进箱式电阻炉内，从室温加热至280°C保温1小时，然后随炉冷却至100°C 以下。为保证后轴箱后盖1在保温过程中不会因外力影响而变形，将轴箱后盖1在无叠加 和接触的自由状态下码放在烘架2上。该过程能消除大部分因锻造产生的内应力，加热温 度避开了高温区，能有效避免材料因高温加热而带来的晶粒粗大、防锈性能变差等问题，且 能够保证材料的综合力学性能，且通过随炉冷却可以减少因温度快速变化而形成的二次应 力。
[0016]第二段：将烘架2连同码放在烘架2上的轴箱后盖1 一起从箱式电阻炉内取出，置 于环境温度下保持8小时以上，即环境温度下放置8小时以上；该过程使后盖体内部组织晶 粒在常温下进一步稳定。
[0017]第三段：将烘架2连同码放在烘架2上的轴箱后盖1再次放进箱式电阻炉内，力口 热至150°C保温2小时；然后随炉冷却至室温。该过程可以大大消除在锻造和前续热处理 过程中产生的残余宏观内应力，能有效控制因残余内应力而导致后盖体在精加工后的