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热处理辅助工序操作技术优化—工艺装备件案例

时间:2023-06-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:5)喷丸时,应按照所用喷丸机的使用说明书,并参照喷砂操作要点执行。表1-51 零件发蓝处理的温度和时间操作流程 表面发黑蓝作流程如下。相反,溶液温度过高致使零件处理后表面发红,则需要添加水进行降温,以达到工艺所需温度。因此,零件变形和裂纹的挽救技术,很受热处理工作者们的重视。

热处理辅助工序操作技术优化—工艺装备件案例

1.工、模、量、夹具件的清洗操作

清洗,即为清除工、模、量、夹具件表面油污、污物及盐渣等实施的工艺操作,主要应用于油淬火、分级和等温淬火,以及热油回火后的工、模、量、夹具件等。

在生产实践中,通常根据工、模、量、夹具件的清洁度要求、生产方式、批量及其形状结构、尺寸等选择其具体清洗方法,包括人工清洗或机械清洗。机械清洗设备有:多种清洗方式的一般清洗机、超声波清洗设备、真空清洗设备及脱脂清洗设备等。

(1)常用的清洗液的配制 金属清洗剂主要是水溶型清洗液,其配方及清洗工艺规范如表1-50所示。

表1-50 常用水溶型清洗液配方及清洗工艺规范

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(2)零件清洗操作要点 零件表面清除油污的清洗操作要点如下:

1)清洗过程一般在清洗液沸腾状态下进行,连续使用时,每0.5h加入溶液总量1.5%~2.0%(质量分数)的清水,以保持溶液的浓度。

2)处理时间以将油污和污物清除干净为准。

3)当零件表面有重油附着时,应先用水流冲洗一次后在清洗液中煮沸30min左右,再于水流冲洗,最后在沸水中煮沸2~3min取出,用热风吹干水分,以防生锈。

4)零件表面附有氯化钡残盐时,采用氢氧化钠水溶液清洗,不宜用碳酸钠水溶液清洗。

5)当表面附有残留硝盐时,在清水中清洗即可,清洗后吹干。

6)清洗液应定期更换,并随时清除表面浮着物和液底的沉积物。

2.零件喷丸和喷砂操作

喷丸和喷砂,即在专用的喷丸或喷砂机中,为清除零件表面氧化皮和不易清洗的残盐等所采用的工艺操作。喷丸和喷砂工艺主要适用于淬火、低温回火后的高硬度零件,对于中等硬度零件,有后序加工余量时也可采用。

(1)使用的砂粒和弹丸 喷砂操作,最好使用强度较好的5号石英砂,也可选用干净、粒度较均匀的河砂或海砂。喷丸操作应选用粒度为0.8~1.5mm(适用于中、小零件)或直径为2.0~3.0mm(适用于毛坯件)弹丸。

(2)喷砂和喷丸的操作要点

1)喷砂操作可在吸砂式喷砂机上进行。其压缩空气压力通常为0.49~0.58MPa。

2)手动喷砂时,喷嘴应不断移动并不断翻转零件,以便喷得均匀一致,避免局部被喷坏。

3)对于细长件、薄壁件和低硬度零件,应降低压缩空气的压力,通常以0.3~0.4 MPa为宜,且喷嘴不得垂直喷吹零件。

4)对于精密零件喷砂时,应使用含有少量粉粒的旧砂进行操作,且喷嘴距零件被喷处350~450mm,压缩空气的压力通常以0.3~0.4 MPa为宜。

5)喷丸时,应按照所用喷丸机的使用说明书,并参照喷砂操作要点执行。

3.零件表面发蓝处理操作

零件表面发蓝处理,即将零件置于一定浓度的碱和氧化剂组成的溶液中加热煮沸,使其表面形成一层致密的氧化薄膜,以抵抗零件在存放和使用过程环境对表面的锈蚀,同时增加零件表面的美观和光泽

(1)零件表面发蓝的技术要求

1)表面氧化层厚度要求。零件发蓝后,表面层组织应为0.6~0.8μm厚度的致密的氧化膜。

2)表面色泽要求。零件发蓝后,表面色泽视钢种而别,应符合如下要求:碳素钢和一般低合金钢表面为黑色;铬硅钢表面为红棕色或棕黑色;高速钢表面为黑褐色;铸铁表面紫褐色。

3)氧化膜疏松度要求。零件发蓝皂化后,表面无油状态在其表面滴数滴质量分数为3%的中性硫酸铜溶液,在30s内不得显现出铜的颜色。

(2)零件表面发蓝液的配制

1)热发蓝溶液的配制。通常使用的热发蓝液,推荐以下成分:氢氧化钠(NaOH)100g/L+碳酸钠(Na2CO3)30g/L+含水磷酸三钠(Na3PO4·12H2O)30g/L,其余为水。

2)皂化液的配置,推荐以下成分:用20条民用肥皂+200升水,按比例配置。

(3)热发蓝溶液的调节 伴随使用过程,亚硝酸钠(NaNO2)和水分不断消耗,一旦着色过浅或温度过高应适当添加新剂和水。温度过低则需继续加热消耗水分,直至温度合适为止。

(4)零件表面发蓝工艺 零件发蓝处理的温度和时间,与钢种有别,如表1-51所示。

表1-51 零件发蓝处理的温度和时间

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(5)操作流程 表面发黑蓝作流程如下。

1)零件装夹→清洗除油→冷水清洗→酸洗除锈→冷水清洗→发蓝处理→冷水清洗→沸水清洗→皂化→浸油→检验→包装。

2)操作温度可用加水进行调解,即溶液浓度越小,其温度越低。此时,随水分不断蒸发,溶液温度提高,直至符合工艺温度即可进行发蓝处理。相反,溶液温度过高致使零件处理后表面发红,则需要添加水进行降温,以达到工艺所需温度。

3)皂化处理在80~90℃的皂化液中进行,一般停留2~3min。

4)皂化后及时浸油,一般用75~85℃的全损耗N15油(10号机械油)停留1~2min即可。

5)零件包装时,不得将水分和杂质混入其中。

4.工、模、量、夹具件变形和裂纹的挽救

对工、模、量、夹具件热处理后变形和裂纹的挽救是减少热处理废品的重要手段之一。特别是一些结构复杂的工、模、量、夹具件(如细长杆件等)甚至采用任何预防变形的措施均无法满足变形量要求时,必须用校正方法进行挽救。对于有些不重要的零件或不重要的部位产生热处理裂纹后,根据零件受力状态和使用条件,在不影响安全性和使用性能的情况下也可采取适当可靠的方法进行挽救。因此,零件变形和裂纹的挽救技术,很受热处理工作者们的重视。

(1)变形的常用校正方法和操作要点 工、模、量、夹具件变形的常用校正方法包括冷态校正法、热态校正法、淬火过程校正法和回火过程校正法。

1)冷态校正法。冷态校正是对变形的零件在室温下,对一定的部位施以某种外力,使歪扭、翘曲变形矫正过来的操作,包括冷压校直法、冷态正敲校直法和冷态反敲校直法等。

①冷压校直法。图1-22所示,工、模、量、夹具件在室温状态下,将静压力施加在其承受拉应力的一侧(即弯曲零件的凸面),使其发生塑性变形,去除压力后即可将变形矫正过来的方法。这种校直方法适用于对硬度低于35HRC的各种零件的校正,或用于高硬度的渗碳件和表面淬火件,也适用于细长的弹性零件的校正。

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图1-22 冷压校直法

a)冷压校直示意图 b)“S”形变形校直步骤 c)偏向加压冷压校直示意图

冷压校直操作的要点如下。

●为防止支撑点和施压点受损伤,压头和支撑垫应选用软质材料(如铜和软铁等)制作。

●对于形成“S”形的零件校直时,分两步进行,即应首先校直完成一个弯后再继续进行第二步操作。

●冷压校正时,由于一般材料受力变形后均有回弹性,所以应当遵循“矫枉必须过正”的规律,即将变形压到比理想的状态稍过一些,靠回弹将过量变形矫正过来。

●施压过程应缓慢加力,以免反向变形量过大,甚至零件被压断。

②冷态正敲(正击)校直法:这种校直方法与冷压校直原理相同,都是通过塑性变形使原来变形被矫正过来。不同的是施加外力的方式有别。冷态正敲校直操作如图1-23所示。

冷态正敲校直的操作要点如下。

●如果被敲零件硬度为25~35HRC时,应选用铜质材料制作锤子,以免损伤被校正的零件。在生产实践中,为了校平薄铁皮和极薄的零件,需要用木质橡胶锤子。

●在生产中可用这种方法根据变形规律在热处理前将零件预先反向变形,通过热处理变形再将预先的变形矫正过来,达到允许的变形范围,即所谓的“预弯校正法”。

③冷态反敲(反击)校直法。在室温下,用高硬度钢锤连续敲击变形零件的凹处,使其压应力得以松弛;同时,零件的凸面在平台受力后的反作用下,其拉应力也得以松弛,从而使原有的变形被矫正过来。冷敲法适用于对硬度大于50HRC的高硬度零件的变形校正。图1-24为冷态反敲校直法示意图。

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图1-23 冷态正敲校直示意图

1—平台 2—零件 3—受锤

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图1-24 冷态反敲校直法示意图

1—平台 2—零件 3—锤子

冷态反敲校直操作要点如下。

①使用的锤子用淬透性好、硬度和韧性兼备的材料(如高速钢等)制作,硬度62~64HRC为佳。平台和垫铁应选用高强度灰铸铁或硬度40~45HRC的钢板制作,在锤击时可起减振和一定的退让作用。

②在操作时,应从凹面最低点开始,有规律地向轴件两端逐渐过渡。

③校正板件时,锤子一端作成R1~3mm的圆锥形;校正轴件时,作成刃部R1~3mm的刀型,以便敲击的落点更准确,力量更集中。

④锤击点要对应于零件与平台(或垫铁)接触处,且落锤方向应垂直于平台(或垫铁)。锤击频率以2~3次/s为宜。

在生产中,对产生碟状变形的高硬度零件,如片铣刀等进行冷敲时,锤子落点应在中心到外周的中间部分,并进行对称敲击。如对图1-25所示的碟形翘曲的片铣刀校平时,应首先在1和1′点敲击数十次后,改为敲击2和2′点。以此类推,均匀对称确定敲击各点。

对于薄板件和细长件,如直径或厚度小于5~6mm的淬火、回火后高硬度零件校直或校平时,用喷砂方法也可起到冷态反敲的作用,即用砂粒强力喷打零件的凹面十分有效。为了不损伤零件,应根据零件形状和硬度等特点,适当调整砂粒粒度、喷吹距离及喷吹部位等。

应当指出,对于淬火后未经回火的零件不宜用这种方法校正,以免发生脆断。为了防止高硬度的零件和锤子在校正时掉渣伤人,操作者应戴好劳动保护手套眼镜

2)热态校正法。热态校正,即借助零件在一定温度下具有较好塑性这一特点,通过不同方式施加外力或改变内应力状态,使变形被矫正过来的一种操作。

①热压校正法。热压校正可以将零件加热,然后在变形的凸面施加压力,使变形被矫正过来。也可在变形最大的部位进行局部加热(如用氧-乙炔火焰加热和高频感应加热等),采用边加热边施加外力的方法进行校正,如图1-26所示。

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图1-25 碟形翘曲的片铣刀校平示意图

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图1-26 边加热边施压的校正法示意图

对经淬火、回火的重要零件进行热压校正时,其加热温度通常应不超过回火温度,否则零件将产生软点,影响其使用性能。对于一般零件的不重要部位可以稍许降低硬度,但最低硬度不得低于规定硬度下限5HRC。

热压校正的要点如下。

●热压校正时,应注意加热温度与压力大小及加压时间的关系。在钢的奥氏体状态施加的压力比珠光体状态要小得多,而且时间要短;在500~650℃加热时,可采用较小压力保持相对较长时间的方法进行校正;温度再低,须用较大压力才能将变形矫正过来。

●局部加热校正时,应尽量减小加热面积,避免大面积降低硬度。

●对于较低温度的热压校正,为避免被压断,可校正到一定程度后进行一次不超过回火温度的去应力回火,然后再继续进行校正操作。

②局部烘烤校正法。局部烘烤校正是零件淬火后在其凸起部位,用氧-乙炔火焰缓慢烘烤(烘烤温度不超过回火温度),使被烘烤部分的淬火马氏体转变为回火马氏体,则发生体积收缩,从而将变形矫正过来。

这种方法在高速钢制作的工模具上应用,可获得明显效果。实践表明,烘烤温度以300~400℃为宜。烘烤后应立即进行回火,以免产生裂纹。

③热态反敲校正法。这种校正操作方法与冷态反敲方法相同,只是零件在热态下的应力在敲击时更易于松弛。

热态反敲校正法仅适用于淬火、回火后具有热硬性的高速钢和高铬钢制件。因为它们在淬火、回火后在热态下具有很高的硬度,敲击时不会损伤零件。应当指出,热态反敲校正应在第2、3次回火后进行。如果在淬火或一次回火后进行,会因残留奥氏体过多而伤及零件表面。

热点校正法。用氧-乙炔火焰小面积加热零件变形的凸起部位,然后急速冷却下来(碳素钢用水冷,合金钢用油冷),使变形被矫正过来的操作。其校正原理如图1-27所示,即零件局部加热过程,其加热部分欲膨胀但受到周围冷态基体的限制,使加热部分产生一定的压应力,从而产生压缩的塑性变形,随后由于急速冷却致使收缩,如此使变形得以矫正。

热点校正法,广泛应用在硬度35~40HRC以上的零件上。例如,含碳0.35%~1.3%(质量分数)的碳素钢,经整体淬火、低温回火后的零件和渗碳淬火件以及表面淬火件均可用这种方法校正变形。实践表明,渗碳层和表面淬火层深度小于0.8~0.9mm时,变形不易被矫正。具有高硬度的零件采用热点校正法矫正变形效果最好。

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图1-27 热点校正原理示意图(www.xing528.com)

热点校正变形时,应注意以下要点。

●淬火零件须回火后再进行热点校正操作,否则,容易产生校正裂纹。

●合金钢零件最好加热到160~180℃预热后,趁热进行热点校正变形。也可在零件回火温度下进行校正,即进行边冷却边热点校正操作。

●热点校正法加热温度,一般为750~850℃。其加热时间不宜过长,通常加热时间为3~5s。否则,热影响区过大,将影响周围硬度。

●热点处的加热面积,视零件的有效截面而定,一般在10~20mm直径范围内,即零件有效截面越大,随之加热面积可相应增大。

●零件变形较大时,可采用多点校正,甚至在凸起一侧重新连续表面淬火一次。变形被矫正后进行一次低温回火,以便消除应力。

●采用热点校正法,尽量在零件的不重要的部位进行,不得影响零件关键部位的使用性能。

●实践表明,热点校正与冷压校正联合操作,可收到更好矫正变形的效果。

如图1-28为热点校正与冷压校正联合操作的典型案例:材料为45钢,整体淬火和回火后硬度为40~45HRC,槽口胀大。为校正变形采用了三种不同方式,如图1-28b、图1-28c和图1-28d所示。

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图1-28 槽型零件热点加压校正示意图

●利用加热反敲和热点校正联合操作,可将环形零件圆度校正到0.20mm以下。如图1-29所示的外径为604mm、内径为430mm、厚度12mm的45钢圆环件,要求硬度35~38HRC;热处理后平面度变形小于5mm、圆度不大于0.20mm。淬火、回火后用加热反敲法将平面度矫正到0.5mm以下(由于后序磨削有加工量,校平时允许有深度不大于0.4mm的凹坑)。然后用热点校正法矫正圆度,即在圆环长轴的外径两端处和短轴的内径两端处分别进行热点校正,使圆度小于0.20mm为止。

3)淬火过程校正法。在淬火状态校正变形的方法,是利用淬火相变过程工、模、量、夹具件具有超塑性这一特点,进行的淬火及其变形校正的联合操作。

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图1-29 热点法校正圆环件圆度示意图

尺寸a热处理前为604mm,热处理后为604.50mm,校正到604mm

尺寸b热处理前为604mm,热处理后为603.85mm,校正到604.20mm

①淬火趁热校正法。即在零件淬火冷却过程,当温度冷却到接近其Ms点或稍许低于Ms点(过冷奥氏体具有高塑性和马氏体转变过程具有超塑性)时,进行的校正操作。

这种方法,适用于所有钢制工、模、量、夹具件淬火变形的校正,特别是淬透性好的合金钢工、模、量、夹具件用油淬火冷却时,其变形的校正尤其便于控制温度。

淬火趁热校正时,应注意以下要点。

●零件在淬火介质中应正确控制冷却的终止温度。合金钢在油中淬火冷却时,可根据零件出油时表面附油的状态判断零件所具有的温度。即在零件冷却到一定程度后间断地提出油面进行观察,一般附油不冒黑烟,仅是热油往下滚并略带微烟即可进行趁热校正。

●将零件从油中取出后立即揩净表面污油和残杂物,避免影响变形量检查的准确性。

●由于零件冷却过程,伴随校正过程还有新的马氏体不断产生,因此,这种趁热校正需反复检查和校正,直至零件冷却到温度50~80℃为止,终止温度过高会发生新的变形,温度过低容易被压断。

●校正合格的零件应吊挂存放,不得堆放,以免产生新的变形。

②残留奥氏体稳定化校正法。该法是利用高合金钢(如高速钢和高铬钢等)淬火后可以保留大量(有时可达体积分数40%~50%)塑性良好的残留奥氏体的特性,在室温下进行冷压校正的操作。校正后通过回火催变反应,使稳定的残留奥氏体重新转变为马氏体,使零件变得坚硬和强韧。这种校正方法的突出特点是,零件淬火后可以在室温下从容地进行校正操作,无须趁热校正法那样必须淬火与校正操作紧张的配合。因此,特别适用于批量生产。这种方法特别适用于高速钢制作的细长刃具,如细长拉刀和细长钻头等。

使高速钢淬火后获得大量残留奥氏体的方法有两种:一种方法是按常规加热温度加热并保温后,先淬入150~160℃热浴(油或熔盐)中停留2~2.5min后转入280~320℃的另一硝盐浴中停留15~20min,然后空冷到室温。另一种方法是将加热好的零件直接淬入280~320℃硝盐浴中停留45~60min,然后空冷到室温。

上述操作完成后在水中清洗零件上附着的残盐,刮净顶尖孔,继而检查其变形量,进行冷压校正操作。实践表明,经这两种工艺处理后,组织中均可保留35%~45%(体积分数)的残留奥氏体。在这种情况下,淬火后硬度不够均匀,一般在57~63HRC范围内。但经过正常的3~4次高温回火后,二次硬化使硬度可达到63~66HRC。回火后一旦产生微小变形,用冷态反敲法弥补即可。

例如,尺寸为ϕ9mm×450mm细长的高速钢锥柄钻头,技术要求热处理后硬度63~66HRC,弯曲度不得大于0.20mm。实际淬火后弯曲度2.5mm左右,冷压校直到0.20mm,经三次回火后弯曲度为0.30~0.50mm,用冷态反敲法校正到0.20mm以下,然后再进行一次低温回火去应力。其硬度100%合格,弯曲度合格率达98%以上。

③局部速冷校正法。在零件淬火冷却过程中强化易产生凸起部分的冷却速度,使该部分产生较大的拉应力,以此将变形校正过来的方法。

局部速冷校正操作需要与淬火密切配合。对于大批生产的零件,在摸清变形规律的基础上,可采用不同方法实现局部速冷。例如,通过控制零件投入淬火介质时,各部位的先后次序、整体冷却前局部水淋、使用专用夹具减缓凸起部分在Ms点以下的冷却速度、控制零件不同部位提出冷却介质的时间等。此外,还可以将零件冷却到Ms点稍上某温度时立即提出零件,然后让凸起部分速冷,其余部分稍慢冷却。图1-30所示为扁拉刀局部速冷校正示意图。

局部速冷校正操作要点如下:正确掌握零件从淬火介质中的提出时间,对于高速钢一般在450℃左右即可,其他钢种按其Ms点+20~30℃即可;提出后,如果零件内部热量传到表面时,可重新将零件浸入淬火介质中冷却片刻,即不得使表面温度超过Ms点+20~30℃。零件变形被矫正后,应立即对其各个部分进行均匀冷却,避免产生新的变形。

综上所述,无论零件凹面速冷或是凸面速冷,均为有意使凹面产生拉应力,凸面产生压应力使之抵消原来正常冷却时,产生的凹面压应力和凸面拉应力。

另外,利用局部速冷还可以收缩套类和环类零件内孔,以挽救不合格品。生产实践表明,一定壁厚的套类或环类零件淬火后,通常因内孔胀大导致不合格。此时,可以加热到650~730℃保温透烧后,利用局部速冷方法收缩内孔。例如,将图1-31所示的T8钢模具在炉中加热到730℃保温透烧,取出后立即用两块木板堵住内孔,用夹钳夹住木板在水中只冷却零件周围外表面,使之向内收缩,经1~3次操作后,内孔可收缩0.20~0.25mm。

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图1-30 扁拉刀局部速冷校正示意图

a)扁拉刀正面变形的校正 b)拉刀侧面变形的校正

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图1-31 收缩内孔件案例

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图1-32 薄片零件回火过程加压夹具示意图

1—下压板 2—上压板 3—楔铁 4—零件

再如,内孔尺寸为ϕ54mm×43的45钢套筒共5件,经660℃加热透烧后,用木板夹持两端在水中冷却,每件先后进行3次。结果每件内孔的总收缩量为0.35~0.65mm。

为了消除内应力,缩孔后应进行一次低温回火。

4)回火过程校正法。回火过程校正,是利用回火组织转变过程具有较好可塑性的特点进行的,包括回火加压校正、回火偶件配合校正和回火定型校正等。

①回火加压校正法。对于要求一定硬度的零件,采用回火过程加压校正变形比冷压校正变形方便得多,而且效果也好。例如,薄片型零件多采用图1-32所示夹具进行回火过程加压校正变形。其操作要点如下:

●所用的压板应在回火温度下具有足够的强度,不得在加压时产生变形。

●零件摆放时,应相邻两件凸面与凸面相对,凹面与凹面相对。

●装炉时,只对零件稍许加压,使其不移动即可。不得加压过大,以免零件在淬火状态发生脆裂。

●回火出炉后立即利用楔铁夹压零件,直至各相邻零件无间隙为止,随后再放入炉中保持一定时间(一般不少于0.5h)即可。

②偶件配合回火校正法。机械中的偶件或模具中的无间隙凸、凹模等,单件分别回火后,往往处理后配合间隙超差。此时,可以通过机械加工方法分别保证两件的精度,然后将两件装配好后一起回火,可以收到较好效果。

③镶块回火校正法。如图1-33所示凹模结构比较复杂且精度要求较高,即使淬火后用线切割方法加工,由于应力的松弛也会产生变形。此时,用镶块方法进行一次低温回火,可以确保硬度和尺寸精度均满足要求。

④回火定型校正法。如图1-34所示为三种零件(圆锥套、螺旋弹簧和圆环件)回火定型示意图,即将零件在回火温度下压入满足精度要求的胎具上,然后再一起放入炉中继续正常回火,出炉后一起冷却到室温卸下胎具即可。

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图1-33 硅钢片凹模镶块回火校正示意图

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图1-34 回火定型校正示意图

a)回火校正锥套圆度用芯轴示意图

1—锥套 2—芯轴

b)弹簧回火定型校正示意图

1—弹簧 2—芯棒

c)回火校正环形件的示意图及应用的夹具

表1-52所示为零件热处理变形的各种校正方法的汇总。

(2)零件裂纹的常用挽救方法和操作要点 虽然人们对如何预防热处理产生裂纹作了大量研究,并将其研究成果应用于生产实际,但在生产实践中仍有不少裂纹问题存在。那么,一旦出现裂纹问题,该如何处理和解决呢?在回答这个问题之前,必须先明确有裂纹零件的处理原则。

表1-52 零件热处理变形的各种校正方法汇总表

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当零件淬火后一旦出现裂纹,应当根据裂纹存在的部位、形态、程度、特点和其对使用性能和安全性的影响大小、零件的价值和重要性等,判断其应当报废或挽救。确切地说,零件一旦存在用肉眼或探伤所见裂纹,即为不合格品。在不合格品中有报废品、让步处理品和返修品等。

①报废品应当是零件的裂纹在后序加工过程可能不断扩展,或使用过程没有安全性保证,或使用性能不可靠,或裂纹出现在重要零件上等。

②让步处理品,即有裂纹的零件,在没达到必须报废的程度,且无须返修也有一定的使用价值的情况下,将其判为让步处理品(或次品)。

③返修品,即有裂纹的零件,经过返修有可能避免报废而成为让步处理品(或次品)。

然而,判为返修品是有条件的。一般承受静载荷的零件,且裂纹存在于零件的不重要部位,则可通过一定措施予以补救。补救后不再有报废的条件,方可按让步处理品对待。如果有裂纹的零件工作时承受动载荷,或是承受较大负载的重要零件,不得判为返修品而直接判为报废品。除非十分贵重的零件,在不影响安全性和使用性能的条件下,仅一定程度的影响使用寿命时,可另行考虑。

下面介绍几种裂纹的补救方法,仅供参考。

1)裂纹的切除和焊补法。如图1-35所示,在锻模本体与燕尾过渡处有裂纹的情况。建议参考下列处理方案。

①在上模的裂纹长度小于10mm,或下模的裂纹小于35mm的情况下,允许修补合格后使用。

②若ab≥2时,裂纹深度在25mm以内,可以焊补后使用。

③若ab≤2时,裂纹深度在35mm以内,也可以焊补后使用。

④如果裂纹情况超出上述规定时,则必须报废。

⑤焊补时,应将裂纹全部切除,直至露出完全金属面为止,切口宽度最小不得小于22mm,且切口和切槽必须便于焊补操作。

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图1-35 锻模裂纹切除示意图

⑥焊补后,须检验部门确认合格后方可转下序或入库。

⑦焊补前,锻模要进行450~550℃预热透烧,随即进行焊接。

⑧焊补时,用直流电或交流电均可。使用的焊条应符合或接近被焊模具的化学成分和性能。焊条规格选择直径4~5mm者即可。

⑨用直径4mm的焊条时,电流强度为160~180A;用直径5mm焊条时,电流强度为180~200A。

⑩焊补后应立即放入450~550℃炉中预热,然后升温到650~680℃进行退火。

(11)检查合格后,进行机械加工整形,然后进行正常的淬火和回火。

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图1-36 零件尖角处产生裂纹示意图

2)裂纹的截止和嵌镶法。对于某些零件产生裂纹后,还可以采用另一种补救方法——截止和嵌镶法。有些工、模、量、夹具件产生裂纹后,并不至于影响其使用性能和安全性,但裂纹继续扩展将带来其精度超差,导致最终失效。如此,怎样将裂纹终止于原有状态而不扩展,成为补救这种零件的主要问题。目前,多半采用截止和嵌镶法。如图1-36所示为零件尖角处产生裂纹的示意图,为了截止裂纹继续扩展,在裂纹最尖端钻一圆孔,即通过钻孔消减裂纹尖端的应力集中,从而阻止裂纹扩展。操作时,应注意两个要点。

①具有一定厚度的零件,应正、反两面观察哪一面裂纹较长以及两面裂纹的扩展方向是否一致等。钻孔的位置应以裂纹长的一侧为准,而且应将孔钻到对侧,并使孔缘落在对侧裂纹的尖端。否则,应在对侧裂纹尖端处进行补钻。

②钻孔直径视裂纹的宽度而定。一般钻孔直径应以裂纹宽度的4倍为宜。实践证明,彻底消除裂纹尖端应力集中现象,必须确保有R6mm以上的圆角。然而,在不必将应力完全消除的情况下,圆角半径可以稍小些。

应当指出,裂纹的补救要充分估计到补救过程,所需要的工时、材料以及补救后所具有的价值等。如果补救所需费用与新制品相差不大,除非是急用件或很贵重的零件,不必进行补救。

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