采用超音频回火降低螺纹脆性保证产品质量 (原创)

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青岛德盛机械制造有限公司     郝丰林

有许多工件如螺旋主动锥齿轮、小曲柄要经渗碳淬火处理，螺纹部位硬度要求较低，一般采用涂防渗涂料的办法进行保护，保证工件要求的硬度，降低螺纹脆性。
螺旋主动锥齿轮其技术要求：材料20CrMnTi，渗层0.9-2.0mm，渗碳淬火后螺纹表面硬度30-45HRC。螺纹失效地方主要在R角地方。采用洛氏硬度计检测离端面10mm范围之内的硬度。
小曲柄其技术要求：材料20CrMo，渗层0.6-0.8mm，硬化层0.8-1.0mm（513Hv），渗碳淬火后螺纹表面硬度40-47HRC。螺纹线切割后采用维氏硬度计检测，采用载荷1Kg，根据维氏硬度值换算为洛氏硬度。

解决措施：

一、        渗碳前对螺纹进行处理。
1、渗碳留余量。
根据渗碳层深度留加工余量渗后缓冷，车去碳层，然后加工螺纹淬火。生产过程不易实现，工件在转运的过程中易碰磕，影响生产效率。
2、 镀铜
工件加工螺纹后进行镀铜，可是螺纹镀铜效果不太好，不宜采用。铜加速淬火油老化。
3、对螺纹部分涂防渗剂。
螺纹部分涂防渗剂后，使其避免渗碳，处于低碳回火马氏体状态。若防渗良好，是可以防止螺纹的断裂。（成本0.2-1.0元/支）
防渗剂有两种稀释法：一种为水剂（包括酒精）；一种为有机溶剂（主要为二甲苯）。水剂的对工件清洗干净程度要求比较高；有机溶剂易挥发，污染工作场所，危害工人健康。
防渗剂防渗机理一般采用两种。一种采用非金属作为阻渗剂，一种是金属作为阻渗剂（铜及其化合物、锡及其化合物），这样在炉气中充满了许多杂质气体，污染炉气，使渗碳困难，渗碳层不均。假若采用铜锡的防渗剂，加入的量大，使用时间长了在炉盖及马弗罐上方有还原的铜或一层粘稠的东西（纯锡外层为碳黑），使氧探头提前失效，污染设备，清理困难。
涂防渗剂的规程，螺纹清洗→低温炉烘干（自然晾干，工件易锈）→涂防渗剂→检查→补防渗剂→自然晾干（低温炉烘干）→装夹入炉。螺纹在涂防渗剂时，根据工件要求的硬度、渗层的深度、采用的渗碳淬火设备，再涂相应厚度的防渗剂。防渗剂在涂时，都易在R角处产生气泡漏渗。因此待防渗剂涂完后需要重新检查一遍，对有气泡的地方进行补涂。工件垂直进入防渗剂和斜方向进入防渗剂，在端面的长度与厚度不均。一般垂直进入效果好。等到涂料自然凉干（涂后8小时）或在低温炉（170℃左右×60min）中烘干才能进入渗碳炉。齿轮装夹时要小心以防止碰落了防渗剂，也有时涂得不均匀装炉时操作工及质检员没有检查到，工件在进炉的过程中碰掉。这样热处理完后，硬度不均，最大时相差20HRC单位。硬度过高，得用洛氏硬度计逐件检查，须高温回火。在箱式炉中，涂很薄一层就可以防渗，热处理后螺纹清理也很方便。涂同样厚度的螺纹放入井式炉中，就不防渗了，势必加大涂层厚度，涂两遍甚至涂三遍，其原因是工件在井式炉渗碳，出炉后防渗剂在空气中有很大部分烧损，淬火后硬度超差（防渗剂不只起防渗作用，在淬火时还起到降低冷速的作用）。防渗剂涂得多了在重力和高温的作用下会向下滴，若滴到产品上，影响产品质量，有时甚至使其成为废品。在井式炉中处理完的螺纹，在随后的清理也很困难，用喷丸清理，螺纹易损伤，螺纹得用板牙镏丝，劳动强度大。虽然现在的防渗剂在淬火时不脱落，但是还是会有少量进入油中，污染油。工件淬火后进行清洗，许多防渗剂进入清洗剂中，加速其老化；防渗剂进入清洗机中，造成清理困难。
二 、螺纹经渗碳淬火回火后，对螺纹部分进行高温回火。
1、盐浴、铅浴高温回火。一次回火多件，保温后取出空冷。有些厂家反映退火质量不稳定，螺纹有断头现象。螺纹在取出空冷时，若潮湿、室温过低、或螺纹沾有杂物后使其冷速加快，就会使螺纹有的地方形成淬火组织，退火硬度不均，埋下质量隐患。件应先在低温炉预热60min再把要退火的部位在中温盐浴或铅浴炉中高温回火（预防快速加热造成裂纹）；若件从盐浴、铅浴中取出后，迅速放入耐火纤维中保温1小时后空冷（并注意石棉应干燥，使用一段时间应低温回火），这样可保证退火质量。
2、超音频回火（超音频频率比高频低，穿透层深，有利于回火后螺纹硬度均匀）。超音频回火与盐浴、铅浴高温回火机理相同，加热时间短，碳化物和基体α相还来不及长大。因而组织基本上同盐浴相似，表层为索氏体，心部为回火马氏体。我们超音频，由时间继电器来控制加热时间的长短，根据要求的硬度来确定的回火温度。高频回火时由于电压不同而采用不同的电流来保证回火温度及一定的回火时间。（成本0.08-0.20元/支）
对于螺旋主动锥齿轮螺纹（螺纹直径≥16mm）在回火时，首先应预热4-7秒，使R弧处达到退火温度（700℃左右）然后停止加热，4-7秒后再加热使整个螺纹部达到温度（700℃左右）。回完火后把螺纹立刻插入耐火纤维中保温1小时后空冷，避免由于别的原因造成的硬度不均。螺纹在回火时，一定要预热防止因快速加热而造成缺陷。高频回火的关键是感应线圈的制作(如图1)。线圈为一圈半左右，靠近R弧处为一整圈，为提高此处热效率线圈需捏扁，回火时距离螺纹及倒角处较小，后面较大。回火效率较高2件/分。一般件回火后表面硬度为35-44.5HRC之间（要求回火硬度低于32HRC，不宜用高频回火）。同件回火硬度差为三个HRC单位。


对于小曲柄螺纹（螺纹直径≤12mm）在回火时工件可以不预热，但应保证回火时间不小于3秒，防止快速加热造成局部螺纹淬火（螺纹采用线切割，薄片采用磁铁吸住磨制；样制好后采用4%硝酸酒精腐蚀观察，整个面应是灰色，不应有亮面，亮面是淬火面）。由于工件较小采用铜管弯制困难，因而采用铜棒车成，采用一匝，根据检测结果对感应器相应区域进行修改，采用修正器休整。如图二

在近六年的生产中，共回火约150万件，没有出现一例因回火不合格，而造成螺纹断裂。由于回火质量稳定，极大降低生产成本及工人的劳动强度。

[ 本帖最后由 chenyang2008 于 2008-4-8 07:40 编辑 ]

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