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环形感应淬火出现淬硬不足和裂纹,如何破?
作者: 发布日期:2018/09/29 关注次数:1011

钢卷运输线是钢板轧制生产线中不可缺少的重要设备,滚轮是钢卷运输线上的重要零件,一般整套设备中需配备1000~3000个滚轮,设备运行过程中滚轮也是易磨损件,其为主要的设备备件之一,由此可见滚轮的产品质量直接影响到设备的使用周期。


1.滚轮技术要求

滚轮产品图样及技术要求:材料为42CrMo,调质处理,250~280HBW;“—· —”处表面硬化,50~56HRC,深度3~4m

 

根据产品图样及技术要求,滚轮表面淬火采用中频或超音频设备均可,由于企业现有主要设备为超音频设备,超音频加热工作频率为30~40kHz,加热深度2.5~3mm,靠传导传热可达到3.5~6mm,可以满足零件表面淬火的技术要求。


2.初期问题

生产初期,由于生产工期紧,表面淬火采用最简易的环形感应器,实施自喷连续加热淬火,回火采取炉内回火,经试生产检验发现,台阶面淬硬宽度16mm内和圆柱面端面处硬度不足,个别零件端面处存在裂纹。


经分析认为是由于环形感应器的环状效应,导致台阶面无法实现大面积加热淬火,造成台阶面淬火硬度不足(见图2)。同时,感应器在圆柱面端面尖角处的加热时间和终至位置不易控制,加热时间长或感应器超过端面,易产生过热和淬火裂纹,加热时间短或让开尖角加热,又易产生淬火不足,试验证明环形感应自喷连续加热淬火无法满足产品的技术性能要求。

 

 

3.圆柱面淬火裂纹及原因分析

重新制定表面淬火方案,如图3所示。采用单回路感应器,附置U型导磁体,感应器形状与淬火表面仿形,实施自喷连续加热淬火,滚轮采用铣床分度头装夹和旋转,回火仍然采用炉内回火,经试生产检验硬度、MT、HA均合格。

 

 


经两周时间的小批量生产,共计生产9批550件,硬度100%合格,但着色探伤发现64件圆柱面有裂纹,不合格品率达11.6%,经仔细观察发现,裂纹分两种情况,如图4所示,图4a裂纹情况比较多,占总数的84%,通过现场观察操作过程发现,裂纹产生原因是由于连续淬火起步时停顿时间较长、温度过高,产生组织过热或过烧,淬火后产生裂纹。图4b裂纹情况主要产生原因是由于连续淬火时首尾搭接造成二次淬火,两次淬火应力叠加,又不易短时间内得到松弛和释放,导致出现严重的纵向裂纹。

 

       

4.改进措施及效果

通过原因分析和试验,制定了改进措施,并与产品设计人员和客户沟通,允许连续淬火搭接处存在非硬化区,并对感应淬火操作实施严格控制。主要控制措施:


(1)利用分度头和作标记的方法控制感应加热起始淬火位置,严禁产生二次淬火区,并控制非硬化区尺寸在5~8mm范围内,硬度≥32HRC,确保产品使用性能。


(2)操作时采取双人操作,一边缓慢旋转零件一边送电加热,控制起步停留时间,避免组织过热或过烧而产生的裂纹。


采取改进和控制措施后,试生产两周后交验滚轮10批850件,硬度、MT、HA检验合格率均达100%。滚轮单件加工费约500元,年生产量上万件,通过提高表面淬火合格率可减少质量损失、节约成本。

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