大型彈簧鋼片采用超音頻感應(yīng)淬火設(shè)備進(jìn)行熱處理的工藝分析

大型彈簧鋼片的材料為厚度3mm的65Mn熱軋彈簧鋼板，其化學(xué)成分以及金相組織符合設(shè)計(jì)要求，熱處理后硬度在43-48HRC，平面度≤0.7mm，脫碳層≤0.3mm，表面無(wú)裂紋等外觀缺陷。為滿足上述要求，采用超音頻感應(yīng)淬火設(shè)備進(jìn)行熱處理，效果良好。硝鹽作為淬火介質(zhì)與油相比，具有諸多優(yōu)勢(shì)：1、硝鹽溶液淬火過(guò)程中沒(méi)有蒸氣膜階段，高溫區(qū)冷卻速度很快，所以對(duì)于厚壁工件可以獲得優(yōu)良的淬火組織，對(duì)于GCr15鋼有效壁厚可以達(dá)到35mm，金相組織合格。

根據(jù)65Mn具有良好淬透性的特點(diǎn)，厚度3mm的薄板采用油冷即可獲得要求的硬度和組織性能。淬火采用超音頻感應(yīng)淬火設(shè)備進(jìn)行，用4t的淬火壓床噴油冷卻，硬度高達(dá)63HRC，再進(jìn)行加熱回火。但由于該鋼片的φ466mm的外邊緣與φ17mm孔之間、φ112mm圓周與φ13mm孔之間冷卻先于其他部位，因此是淬火應(yīng)力集中的部位，冷卻后的畸變很大（呈S形），在350-380℃回火壓緊過(guò)程中，上述部位出現(xiàn)裂紋。高頻淬火爐之所以要用水，是因?yàn)闄C(jī)器在大功率狀態(tài)下工作時(shí)需要冷卻降溫。

分析裂紋產(chǎn)生的具體情況：①首先為機(jī)械加工應(yīng)力的影響，φ17mm、φ13mm孔均是在熱處理以前已經(jīng)沖出，在粗磨過(guò)程中磨削量過(guò)大，兩面在磨削過(guò)程中均存在較大的機(jī)械加工應(yīng)力，熱處理前未及時(shí)消除。②熱應(yīng)力的影響，該鋼具有過(guò)熱敏感性，淬火過(guò)程中產(chǎn)生較大的淬火應(yīng)力，脆性增加，要消除淬火后產(chǎn)生的熱應(yīng)力與組織應(yīng)力，必須及時(shí)回火以降低硬度和脆性，提高彈性極限、塑性和韌性等，同時(shí)該鋼具有第二類(lèi)回火脆性，應(yīng)在回火結(jié)束后快冷，對(duì)其進(jìn)行400-450℃的回火，是為了滿足顯微組織和硬度的需要，而此時(shí)已經(jīng)將引起鋼片微塑變的主要因素消除或明顯減弱。連桿是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)主要的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之一，它將活塞和曲軸連接起來(lái)，把作用于活塞頂部的膨脹氣體壓力傳給曲軸，使活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)可逆地轉(zhuǎn)化為曲軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以輸出功率。

為了獲得要求的硬度、組織、變形量，對(duì)粗磨后的鋼片增加500-600℃的一邊高溫回火，其目的是消除磨削時(shí)存在的加工應(yīng)力；針對(duì)淬火應(yīng)力和脆性大的具體情況，將淬火加熱溫度降低10℃左右，采用4t壓床噴油冷卻，減小淬火應(yīng)力；齒坯正火對(duì)滲碳齒輪變形的影響齒坯正火是滲碳齒輪的一個(gè)預(yù)處理工序，但卻是一個(gè)不可省略或忽視的關(guān)鍵工序。提高回火溫度，加快其組織轉(zhuǎn)變的速度以及提高回火后的冷卻速度；以及改進(jìn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)等。

高頻淬火和（超音頻）中頻淬火的區(qū)別

1、高頻淬火淬硬層淺（1.5~2mm）、硬度根據(jù)客戶工件材質(zhì)不同硬度要求不同、工件不易氧化、變形小、淬火質(zhì)量好、生產(chǎn)，適用于摩擦條件下工作的零件，如一般較小的齒輪、軸類(lèi)（所用材料為45號(hào)鋼、40Cr）；

2、超音頻淬火硬度層（1.5-3mm）

3、中頻淬火淬硬層較深（3~5mm），適用于承受扭曲、壓力負(fù)荷的零件，如曲軸、大齒輪、磨床主軸等（所用材料為45號(hào)鋼、40Cr、9Mn2V和球墨鑄鐵）。

感應(yīng)加熱時(shí)，工件截面上感應(yīng)電流的分布狀態(tài)與電流頻率有關(guān)。電流頻率愈高，集膚效應(yīng)愈強(qiáng)，感應(yīng)電流集中的表層就愈薄，這樣加熱層深度與淬硬層深度也就愈薄因此，可通過(guò)調(diào)節(jié)電流頻率來(lái)獲得不同的淬硬層深度。常感應(yīng)加熱速度極快，只需幾秒或十幾秒。淬火層馬氏體組織細(xì)小，機(jī)械性能好。工件表面不易氧化脫碳，變形也小，而且淬硬層深度易控制，質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，特別適合大批量生產(chǎn)常用于中碳鋼或中碳低合金鋼工件，例如45、40Cr、40MnB等。4、淬火后工件顏色為均勻一致的有金屬光澤的淡藍(lán)色，清洗工件后不用竄光噴丸，并且防腐性能好。也可用于高碳工具鋼或鑄鐵件，一般零件淬硬層深度約為半徑的1／10時(shí)，即可得到強(qiáng)度、耐疲勞性和韌性的良好配合。感應(yīng)加熱表面淬火不宜用于形狀復(fù)雜的工件，因感應(yīng)器制作困難 .

超音頻感應(yīng)加熱 30～36kHz 淬硬層能沿工件輪廓分 中小模數(shù)齒輪表面熱處理是通過(guò)改變零件表層組織，以獲得硬度很高的馬氏體，而保留心部韌性和塑性(即表面淬火)，或同時(shí)改變表層的化學(xué)成分，以獲得耐蝕、耐酸、耐堿性,及表面硬度比前者更高(即化學(xué)熱處理)的方法。機(jī)用鋸條坯采用中頻淬火機(jī)進(jìn)行退火熱處理，產(chǎn)生脆斷缺陷的原因是什么。 根據(jù)電流頻率,感應(yīng)加熱表面淬火,可以分為:高頻淬火;100-1000kHz. 中頻淬火;1-10kHz. 工頻淬火;50Hz超音頻淬火：10-100KHZ

螺釘旋具頭改進(jìn)使用高頻淬火機(jī)熱處理

目前45鋼螺釘旋具頭的淬火大多采用鹽浴爐來(lái)加熱，其缺點(diǎn)式加熱效率低，僅預(yù)熱就達(dá)2小時(shí)之久，勞動(dòng)強(qiáng)度大，有的單位用高頻感應(yīng)淬火，但由于工件需采用逐個(gè)手動(dòng)加熱，生產(chǎn)效率也不高，通過(guò)對(duì)高頻設(shè)備的改裝和調(diào)試，感應(yīng)加熱在螺釘旋具自動(dòng)淬火線上成功應(yīng)用。一般地,高頻淬火設(shè)備被用于機(jī)械零件的局部加熱或者一些需要淬火處理的場(chǎng)合中,具有很多使用優(yōu)點(diǎn),深受工作人員的喜愛(ài)。

某廠對(duì)60KW高頻淬火機(jī)感應(yīng)器進(jìn)行了改造，由原來(lái)圓形改成了扁形，這樣螺釘旋具依靠傳送帶一排排的通過(guò)感應(yīng)器進(jìn)行加熱門(mén)大道預(yù)定溫度后再經(jīng)感應(yīng)器尾部的噴水裝置來(lái)完成螺釘旋具頭的淬火。

感應(yīng)器由圓形改成扁形，減少了感應(yīng)器內(nèi)磁力線密度。螺釘旋具要順利通過(guò)感應(yīng)器，間隙不能太小。若為'一“字頭，則間隙更應(yīng)該大寫(xiě)，所以高頻加熱設(shè)備的負(fù)載很小，在調(diào)試過(guò)程中遇到很大的麻煩。淬火設(shè)備工作基本正常，但功率輸出還不大，加熱速度很慢，針對(duì)這些問(wèn)題，在感應(yīng)器加上了導(dǎo)磁體。中間部分退火（感應(yīng)加熱）：量柱中間部分采用超音頻淬火設(shè)備局部加熱到700-800℃，空冷（長(zhǎng)度≥75mm淬火后彎曲超差的中間局部退火以便矯直，淬火彎曲在允許范圍內(nèi)的可免除局部退火及矯直、穩(wěn)定化處理等工序）。利用導(dǎo)磁體的磁異特性和驅(qū)流作用，改變了高頻電流環(huán)狀效應(yīng)的影響，是高頻磁場(chǎng)集中在導(dǎo)磁體開(kāi)口處，縮小了感應(yīng)器與工件加熱表面的有效間隙，集中了磁力線，加熱條件得到改善，提高了加熱效率。

通過(guò)上述對(duì)螺釘旋具淬火工藝的改造，提高了生產(chǎn)效率，改善了勞動(dòng)條件，減低了勞動(dòng)強(qiáng)度，與原鹽浴爐相比有一下幾個(gè)特點(diǎn)：

1.鹽浴爐功率為45KW，高頻加熱設(shè)備的功率為60KW（實(shí)際使用40KW）。

2.高頻加熱設(shè)備不需要預(yù)熱，每小時(shí)4000件。

3.操作工人數(shù)量減少三個(gè)人。