鋼絲螺旋彈簧的熱處理
    發(fā)布者:yflwzj  發(fā)布時(shí)間:2012-09-10 09:48:18  訪問(wèn)次數(shù):183

    鋼絲螺旋彈簧的熱處理
    前言

      對(duì)長(zhǎng)度50m、外徑ф60mm的扁截面圓柱螺旋壓縮彈簧的熱處理是我們接受的一項(xiàng)外援任務(wù)。在國(guó)外,制造這種彈簧是使用油淬、回火后的鋼絲繞制成形然后經(jīng)低溫回火來(lái)消除繞制應(yīng)力。而在國(guó)內(nèi),到目前為止還沒(méi)有生產(chǎn)此類(lèi)扁截面彈簧的專(zhuān)業(yè)廠,因而對(duì)這種異形截面鋼絲大多數(shù)是用圓鋼絲軋制或拉拔而成,繞制成彈簧后再經(jīng)淬火和回火處理。顯然對(duì)這么長(zhǎng)的彈簧進(jìn)行淬、回火處理困難很大。我們經(jīng)過(guò)調(diào)研分析和大量試驗(yàn),初步摸索了這種長(zhǎng)彈簧的電阻法加熱淬火工藝,取得了比較滿意的結(jié)果。 一、電阻法加熱工藝方案的確定和設(shè)備設(shè)計(jì)

      根據(jù)這種彈簧較長(zhǎng)的特點(diǎn)和技術(shù)要求,我們比較了以下三種工藝方案,即火焰淬火、高頻淬火和電阻加熱淬火,經(jīng)過(guò)分析對(duì)比認(rèn)為,雖然電阻加熱淬火方案也有一定的技術(shù)難點(diǎn),但最大特點(diǎn)是加熱時(shí)不要求彈簧旋轉(zhuǎn),不要噴射冷卻液的專(zhuān)業(yè)設(shè)備。所以,確定用電阻加熱淬火法進(jìn)行試驗(yàn)。我們?cè)跓釋W(xué)、電學(xué)的基礎(chǔ)上推導(dǎo)了溫度隨時(shí)變化的函數(shù),依次推導(dǎo)出電阻加熱過(guò)程中電能轉(zhuǎn)換成熱能以及輻射熱的熱量隨時(shí)的變化規(guī)律,作為確定電阻加熱工件參數(shù)的參考依據(jù)。二、試驗(yàn)設(shè)備與結(jié)果

      1.試驗(yàn)設(shè)備

      試驗(yàn)中采用的儀器設(shè)備有:(1)ZUDG—253鹽浴爐變壓器一臺(tái);(2)彈簧加熱淬火用絕緣固定裝置一套;(3)冷卻水槽一個(gè);(4)WGG2—302光學(xué)高溫計(jì)一個(gè)IRT—1200型紅外測(cè)儀一個(gè);秒表一只。

      2.試驗(yàn)的主要內(nèi)容

      確定淬火加熱時(shí)間和回火時(shí)間,選擇淬火介質(zhì)和觀察金相組織。

      3.試驗(yàn)結(jié)果

      (1)淬火加熱時(shí)間的確定,根據(jù)電阻加熱是內(nèi)熱源加熱,溫度是時(shí)間的函數(shù)關(guān)系本試驗(yàn)采用秒表,光學(xué)高溫計(jì)和紅外測(cè)溫儀分別測(cè)量在一定電參數(shù)下試件能達(dá)到不同溫度的連續(xù)加熱時(shí)間,以此確定淬火加熱時(shí)間。

      (2)回火時(shí)間的選擇,采用秒表和紅外測(cè)溫儀進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果表明回火加熱時(shí)間在25—30S之間較為適宜。

      (3)淬火介質(zhì)的選擇,按照水、油聚乙烯醇三種淬火介質(zhì)分別進(jìn)行了試驗(yàn)。從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看,這三種淬火介質(zhì)都能滿足硬度和淬透性要求,但水淬的試件有明顯脆性,而油污染大,易著火。經(jīng)大量試驗(yàn)比較,選用濃度為0.5%的聚乙烯醇淬火劑較為適宜。

      (4)金相組織,試驗(yàn)結(jié)果表明:這類(lèi)彈簧在電參數(shù)選取適宜,并能保證電參數(shù)穩(wěn)定的條件下,淬火加熱2min,溫度可達(dá)到860—880℃,得到極細(xì)的淬火組織,在1000倍光學(xué)顯微鏡下才能觀察到明顯的馬氏體針狀組織特征。回火工藝為380℃×28S,硬度可達(dá)到39—43HRC。金相組織為回火屈氏體+少量回火素氏體,未見(jiàn)明顯的脫碳層故具有良好的綜合機(jī)械性能。 三、試驗(yàn)結(jié)果分析

      1.電阻法加熱具有較高的加熱速度,從而能使鋼在加熱時(shí)奧氏體晶粒得到細(xì)化,在加熱時(shí)間控制適當(dāng)時(shí),一般不會(huì)出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象。油淬火硬度與加熱時(shí)間之間關(guān)系得知:雖然在電參數(shù)穩(wěn)定條件下,加熱1.5min就能達(dá)到硬度要求,但考慮到繞制時(shí),彈簧圈內(nèi)側(cè)較外側(cè)厚這個(gè)因素,因此將加熱時(shí)間延長(zhǎng)2min較為適宜。

      2.就電阻法加熱來(lái)說(shuō),時(shí)間對(duì)溫度的敏感性很大,因此要求材質(zhì)和截面尺寸可能達(dá)到均勻一致。從整體看,電阻法加熱速度快,時(shí)間控制適當(dāng)不會(huì)造成過(guò)熱現(xiàn)象。可是當(dāng)工作截面明顯變化時(shí),有可能造成局部溫度過(guò)高,重則過(guò)燒甚至熔斷,所以在使用電阻法加熱設(shè)備加熱工件時(shí),特別是處理這類(lèi)異形截面彈簧時(shí),要預(yù)備一臺(tái)空氣壓縮機(jī)進(jìn)行局部降溫,減小溫差;同時(shí)在加熱前必須除去工件表層的銹蝕,防止電加熱接觸不良,產(chǎn)生電火花燒傷工件。

      3.本試驗(yàn)選用聚乙烯醇火劑,能滿足彈簧淬火硬度要求,減小了變形和開(kāi)列現(xiàn)象這類(lèi)介質(zhì)冷卻速度可介于水和油之間,從而可大大減小奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的熱應(yīng)力和相變應(yīng)力,減小工件的變形和開(kāi)裂現(xiàn)象

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