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螺旋彈簧的熱處理工藝分析-彈簧展-2015第十六屆廣州國際彈簧工業(yè)展覽會-全球最大彈簧展會-巨浪展覽-The 16th China(Guangzhou)Int’l Spring Industry Exhibition
2014年12月19日 彈簧展- -全球最大彈簧展會- Spring Industry Exhibition |
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在我國,目前可能還沒有生產(chǎn)扁截面圓柱螺旋壓縮彈簧的專業(yè)廠家,因而對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。顯然對這么長的彈簧進行淬、回火處理困難很大。對長度50m、外徑ф60mm的扁截面圓柱螺旋壓縮彈簧的熱處理可以說對我們而言是一項巨大任務(wù),其實在國外,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)低溫回火來消除繞制應(yīng)力。功夫不負(fù)有心人,在我們經(jīng)過深入調(diào)研和大量實驗分析,初步摸索了這種長彈簧的電阻法加熱淬火工藝。
一、電阻法加熱工藝方案的確定和設(shè)備設(shè)計
根據(jù)這種彈簧較長的特點和技術(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)過分析對比認(rèn)為,雖然電阻加熱淬火方案也有一定的技術(shù)難點,但最大特點是加熱時不要求彈簧旋轉(zhuǎn),不要噴射冷卻液的專業(yè)設(shè)備。所以,確定用電阻加熱淬火法進行試驗。我們在熱學(xué)、電學(xué)的基礎(chǔ)上推導(dǎo)了溫度隨時變化的函數(shù),依次推導(dǎo)出電阻加熱過程中電能轉(zhuǎn)換成熱能以及輻射熱的熱量隨時的變化規(guī)律,作為確定電阻加熱工件參數(shù)的參考依據(jù)。由于推導(dǎo)篇幅較長,不屬本文主要內(nèi)容范疇,故此從略,僅對設(shè)備選擇做一簡介。
二、試驗設(shè)備與結(jié)果
1.試驗設(shè)備
試驗中采用的儀器設(shè)備有:(1)ZUDG—253鹽浴爐變壓器一臺;(2)彈簧加熱淬火用絕緣固定裝置一套;(3)冷卻水槽一個;(4)WGG2—302光學(xué)高溫計一個IRT—1200型紅外測儀一個;秒表一只。
2.試驗的主要內(nèi)容
確定淬火加熱時間和回火時間,選擇淬火介質(zhì)和觀察金相組織。
3.試驗結(jié)果
(1) 淬火加熱時間的確定,根據(jù)電阻加熱是內(nèi)熱源加熱,溫度是時間的函數(shù)關(guān)系本試驗采用秒表,光學(xué)高溫計和紅外測溫儀分別測量在一定電參數(shù)下試件能達到不同溫度的連續(xù)加熱時間,以此確定淬火加熱時間。
(2) 回火時間的選擇,采用秒表和紅外測溫儀進行測試,結(jié)果表明回火加熱時間在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)分別進行了試驗。從試驗結(jié)果來看,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,試驗結(jié)果表明:這類彈簧在電參數(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,硬度可達到39—43HRC。金相組織為回火屈氏體+少量回火素氏體,未見明顯的脫碳層故具有良好的綜合機械性能。
三、 從試驗結(jié)果得出結(jié)論
1.電阻法加熱具有較高的加熱速度,從而能使鋼在加熱時奧氏體晶粒得到細(xì)化,在加熱時間控制適當(dāng)時,一般不會出現(xiàn)過熱現(xiàn)象。油淬火硬度與加熱時間之間關(guān)系得知:雖然在電參數(shù)穩(wěn)定條件下,加熱1.5min就能達到硬度要求,但考慮到繞制時,彈簧圈內(nèi)側(cè)較外側(cè)厚這個因素,因此將加熱時間延長2min較為適宜。
2.就電阻法加熱來說,時間對溫度的敏感性很大,因此要求材質(zhì)和截面尺寸可能達到均勻一致。從整體看,電阻法加熱速度快,時間控制適當(dāng)不會造成過熱現(xiàn)象。可是當(dāng)工作截面明顯變化時,有可能造成局部溫度過高,重則過燒甚至熔斷,所以在使用電阻法加熱設(shè)備加熱工件時,特別是處理這類異形截面彈簧時,要預(yù)備一臺空氣壓縮機進行局部降溫,減小溫差;同時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,減小了變形和開列現(xiàn)象這類介質(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,使得工件的變形和開裂情況很少出現(xiàn)。
彈簧展-2015第十六屆廣州國際彈簧工業(yè)展覽會-全球最大彈簧展會-巨浪展覽-The 16th China(Guangzhou)Int’l
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