阅读说明：本技术 一种轨道车辆停放制动顶杆的离子氮化工艺 (Ionic nitriding process for parking brake ejector rod of railway vehicle ) 是由 廉婧婧 于 2020-01-02 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种轨道车辆停放制动顶杆的离子氮化工艺,包括制动顶杆以及对制动顶杆进行离子氮化、锻后退火、粗车后调质以及精车前去应力时效处理,制动顶杆一端具有内螺纹孔,另一端具有密封槽,离子氮化工艺步骤如下：在制动顶杆有内螺纹孔的一端套上第一防护套,制动顶杆有密封槽的另一端套上第二防护套,将套有防护套的制动顶杆放入氮化炉中摆放好进行氮化,待氮化炉自然冷却到室温取出；本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷,提供一种尽可能控制离子氮化处理给零件尺寸带来变形的影响,达到氮化处理后制动顶杆各尺寸变形量基本均匀一致,没有离散性以及确保在氮化后不再需要进行机加工的一种轨道车辆停放制动顶杆的离子氮化工艺。(The invention relates to an ion nitriding process of a parking brake ejector rod of a railway vehicle, which comprises the following steps of carrying out ion nitriding on the brake ejector rod, annealing after forging, tempering after rough turning and stress relief aging treatment before finish turning on the brake ejector rod, wherein one end of the brake ejector rod is provided with an internal thread hole, and the other end of the brake ejector rod is provided with a sealing groove, and the ion nitriding process comprises the following steps: sleeving a first protective sleeve on one end of the brake ejector rod with the internal thread hole, sleeving a second protective sleeve on the other end of the brake ejector rod with the sealing groove, putting the brake ejector rod sleeved with the protective sleeve into a nitriding furnace, nitriding, and taking out the nitriding furnace after the nitriding furnace is naturally cooled to room temperature; the invention aims to overcome the defects in the prior art, and provides the ion nitriding process for the rail vehicle parking brake ejector rod, which can control the influence of ion nitriding treatment on the deformation of the part size as much as possible, achieve the purposes that the deformation of each size of the brake ejector rod after nitriding treatment is basically uniform and consistent, has no discreteness, and ensures that machining is not needed any more after nitriding.)

一种轨道车辆停放制动顶杆的离子氮化工艺

技术领域

本发明涉及金属热处理技术领域，尤其是一种轨道车辆停放制动顶杆的离子氮化工艺。

背景技术

停放制动顶杆是高铁及城市轨道车辆基础制动的关键零部件，其特点是零件尺寸小，加工工艺复杂，精度要求高，几何尺寸检测方法及过程难以控制。金属热处理中常见的氮化工艺有气体氮化、液体氮化和离子氮化三种。现有制动顶杆氮化，一般多采用气体氮化处理工艺，由于制动顶杆两端为孔槽结构，两端的特殊结构使得其壁厚与其他部位差异较大，在氮化处理过程中两端孔槽部位极易出现集肤效应，产生局部过热应力集中现象，而应力释放会导致制动顶杆长度方向尺寸增大，从而导致制动顶杆尺寸变化无规律、离散性较大、变形量不易控制。

申请号为CN201710077858.1的专利公开了在对金属零件加工过程中，为了防止非氮化面尺寸经长时间高温处理导致零件变形和高精度尺寸超差的情况，通过在零件氮化之前，将零件非氮化部位和氮化部位留有不同的余量，再通过在非氮化部位进行镀铜保护，氮化结束后，先将非氮化部位的铜层打磨掉，并加工至最终尺寸，然后再将氮化部位进行打磨至最终尺寸。该方案工艺复杂，在非氮化面进行镀铜，然后再将镀铜打磨掉，不仅增加工艺难度，而且增加生产成本，造成金属铜资源的浪费，打磨产生的粉尘也会对生产车间造成空气污染，此外在进行非氮化面打磨的同时还要保护氮化面，待非氮化面打磨完毕才能对氮化面进行打磨加工，生产工序较长，用时较久，生产效率低下。

因此设计一种在实现加工尺寸过程控制前提下，尽可能控制离子氮化处理给零件尺寸带来变形的影响，达到氮化处理后制动顶杆各尺寸变形量基本均匀一致，没有离散性以及确保在氮化后不再需要进行机加工的一种轨道车辆停放制动顶杆的离子氮化工艺是很有必要的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种在实现加工尺寸过程控制前提下，尽可能控制离子氮化处理给零件尺寸带来变形的影响，达到氮化处理后制动顶杆各尺寸变形量基本均匀一致，没有离散性以及确保在氮化后不再需要进行机加工的一种轨道车辆停放制动顶杆的离子氮化工艺是很有必要的。

实现本发明目的的技术方案是：一种轨道车辆停放制动顶杆的离子氮化工艺，所述离子氮化前，制动顶杆经过锻后退火、粗车后调质处理以及精车前去应力时效处理；所述制动顶杆硬度为HRC33～35；所述制动顶杆一端具有内螺纹孔，另一端具有密封槽；所述制动顶杆有内螺纹孔一端套上第一防护套；所述制动顶杆有密封槽一端套上第二防护套；所述离子氮化工艺步骤如下：

a、氮化处理前，将制动顶杆上有孔尖角处进行倒钝处理；

b、在制动顶杆有内螺纹孔的一端套上第一防护套，制动顶杆有密封槽的另一端套上第二防护套；

c、将套有第一防护套和第二防护套的制动顶杆放入氮化炉中摆放好；

d、离子氮化升温阶段，当制动顶杆温度上升至300°C时，保温3小时后，升温到540°C±10°C，保持该温度24～30小时进行离子氮化处理；

e、氮化结束，待氮化炉自然冷却到室温；

f：将已氮化好的制动顶杆取出，并进行制动顶杆数据检测。

所述密封槽为周向密封槽结构。

所述第一防护套和第二防护套均为耐高温金属材质制成。

所述第一防护套和第二防护套与制动顶杆两端为过渡配合。

所述步骤c中，制动顶杆摆放分4层，每层60件。

所述步骤e中，氮化炉自然冷却到室温的时间不少于24小时。

所述步骤f中，数据检测为对制动顶杆长度、直径以及其他分类进行检测。

采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：

（1）本发明通过在制动顶杆有内螺纹孔的一端套上第一防护套，制动顶杆有密封槽的另一端套上第二防护套，改善制动顶杆两端在氮化过程中，因两端壁薄和有孔槽的特殊结构造成的集肤效应，而导致的不可控变形。防护套的作用就是在确保氮化部位得到充分氮化的同时，保护非氮化部位不被氮化变形。该方案实施以后，使得制动顶杆各个部位尺寸变形量基本均匀一致，变形量小，且未出现较大的离散性，尤其制动顶杆的内螺纹孔和密封槽处基本保持了氮化处理前的状态和尺寸。

（2）本发明使用的防护套为耐高温金属材质制成，防护套与制动顶杆之间为过渡配合，这样可以避免防护套与制动顶杆之间在套接过程中产生磨损，此外防护套可以重复循环使用，操作简单、方便快捷、缩短工序时长、简化工序步骤，有效地提高产品的生产率以及合格率。

（3）本发明在氮化处理前将制动顶杆上具有的孔尖角处进行倒钝处理，可以有效防止氮化时尖角处出现集肤效应而形成的熔点在后续抛光处理时产生崩离缺口，降低不良率的发生。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明制动顶杆的结构示意图；

图2为本发明制动顶杆的剖面图；

图3为本发明制动顶杆氮化时的剖面图；

图4为本发明制动顶杆的标注图；

图5为制动顶杆氮化后抽检数据表。

附图中标号为：1为制动顶杆、2为密封槽、3为内螺纹孔、4为第一防护套、5为第二防护套、A为非氮化区、B为非氮化区、C为非氮化区。

具体实施方式

（实施例1）

本发明涉及一种轨道车辆停放制动顶杆的离子氮化工艺，步骤如下：

a、氮化处理前，将制动顶杆1上有孔尖角处进行倒钝处理；

b、在制动顶杆1有内螺纹孔3的一端套上第一防护套4，制动顶杆1有密封槽2的另一端套上第二防护套5；

c、将套有第一防护套4和第二防护套5的制动顶杆1放入氮化炉中摆放好；

d、离子氮化升温阶段，当制动顶杆1温度上升至300°C时，保温3小时后，升温到540°C±10°C，保持该温度24～30小时进行离子氮化处理；

e、氮化结束，待氮化炉自然冷却到室温，氮化炉自然冷却到室温的时间不少于24小时；

f：将已氮化好的制动顶杆1取出，并进行制动顶杆1数据检测。

（实施例2）

见图1至图3，本发明具有制动顶杆1，制动顶杆1一端具有内螺纹孔3，另一端具有密封槽2，密封槽2为周向密封槽结构。制动顶杆1有内螺纹孔3一端套上第一防护套4，制动顶杆1有密封槽2一端套上第二防护套5。

（实施例3）

见图3，本发明第一防护套4和第二防护套5均为耐高温金属材质制成，第一防护套4和第二防护套5与制动顶杆1两端为过渡配合，图中的A、B、C部位为非氮化区。

（实施例4）

见图4和图5，图5是图4所标注局部尺寸在氮化后的抽检数据，以下是氮化处理结果分析：

检验内容	误差范围	检验工具	样品1	样品2	合格与否
						0.5	0.5(±0.1)	卡尺	0.51	0.52	合格
2.7	2.7/+0.1/0	卡尺	2.75	2.75	合格
						5	5(±0.1)	卡尺	5.02	5.01	合格
19	19(±0.2)	深度尺	19.15	19.18	合格
						22	22/+0.2/0	深度尺	22.13	22.12	合格
104	104/-0.2/-0.3	深度尺	103.77	103.76	合格
						131	131(±0.5)	卡尺	131.07	131.09	合格
Φ30	Φ30(±0.5)	卡尺	30.00	29.98	合格
						Φ19.5	Φ19.5/+0.05/+0.02	千分尺	19.53	19.535	合格
Φ24	Φ24/+0.2/+0.1	千分尺	24.17	24.18	合格
						Φ63.5	Φ63.5(±0.3)	卡尺	63.50	63.50	合格
M20*1	M20*1	螺纹塞规	√	√	合格

通过对4层共60件进行分类检测，从中提取两个样品相关数据，根据检测数据分析，离子氮化对制动顶杆1长度方向尺寸及外圆尺寸变化存在影响，但是尺寸变化及变形量规律一致，变形量保持在公差范围内，说明制动顶杆1的离子氮化处理变形量可控；内螺纹孔3和密封槽2尺寸经专用量具检测，合格率为96%，说明在制动顶杆1两端套装防护套后效果理想，较好地防止了内螺纹孔3和密封槽2产生较大变形，而且无需再进行氮化后期机加工，此外氮化后的制动顶杆1脆性为1级，符合GB/T11354 2级要求。

本发明的工作原理为：在氮化前，先对制动顶杆1进行锻后、退火、粗车后调质处理，以及精车前去应力时效处理，再将制动顶杆1上具有孔尖角的地方进行倒钝处理，随后在制动顶杆1有内螺纹孔3的一端套上第一防护套4，在有密封槽2的另一端套上第二防护套5，将套接好防护套的制动顶杆1放进氮化炉，当温度升高至300°C时，保温3小时，随后升温至540°C±10°C，并保持该温度24～30小时进行离子氮化，氮化结束后氮化炉自然冷却到室温，取出已氮化的制动顶杆1进行质检。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。