彈簧利用高頻爐進(jìn)行淬火時(shí),如何避免淬裂?應(yīng)采用何種淬火方式?
彈簧淬水的臨界直徑為38mm,淬32號(hào)機(jī)油的臨界直徑為22mm,彈簧要想淬火不裂,淬火臨界直徑必須遠(yuǎn)離零件實(shí)際尺寸。A31-25實(shí)際直徑為20mm,A31-26實(shí)際直徑為14mm,淬水的臨界直徑雖然與實(shí)際直徑相差很大,但是在馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)冷速太快,急速轉(zhuǎn)變的組織應(yīng)力非常大,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了彈簧所能承受的表面張應(yīng)力,結(jié)果會(huì)導(dǎo)致淬裂。
淬油的臨界直徑雖然與彈簧實(shí)際直徑相差不大,但是在馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)冷速緩慢,組織應(yīng)力小于彈簧所能承受的表面張應(yīng)力,不會(huì)導(dǎo)致淬裂。因此,要想使彈簧淬火不裂并保證淬火質(zhì)量,一是想辦法使淬火臨界直徑與實(shí)際尺寸相差較大,二是馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)冷卻速度要緩慢?紤]這兩點(diǎn)因素,淬單一的水溶性介質(zhì)要想使彈簧不裂很困難。原因有兩個(gè):一是濃度配比要高,即使水溶性介質(zhì)濃度達(dá)到10%,其馬氏體轉(zhuǎn)變冷速還是很快,比淬火油快一倍,而臨界直徑降到25mm左右,還是會(huì)造成彈簧淬裂。如果介質(zhì)濃度過高,達(dá)到20%左右,雖然彈簧可能不會(huì)造成淬裂,但其成本太高,且與后續(xù)其他零件生產(chǎn)的所需濃度不匹配;二是如果介質(zhì)濃度很低,臨界直徑雖然遠(yuǎn)離零件實(shí)際尺寸,但是馬氏體轉(zhuǎn)變冷速太快,接近水,一樣會(huì)造成彈簧淬裂。
因此,考慮到以上兩種原因,我們推薦使用高頻爐進(jìn)行雙拼淬火(介質(zhì)+空氣),冷卻時(shí)控制好彈簧降到M點(diǎn)的時(shí)間,然后進(jìn)行空冷實(shí)現(xiàn)馬氏體的緩慢轉(zhuǎn)變。
選用不同的淬火介質(zhì)對(duì)變形的影響很大。水在常溫下的冷卻能力很強(qiáng),一般適用于對(duì)變形量要求不大零件的淬火;而選用油作為淬火介質(zhì),則要求被淬火零件的淬透性要高、壁厚差不大、形伏復(fù)雜、工序長(zhǎng)且復(fù)雜;選用水溶性介質(zhì)則要求濃度配比要高,故其成本就高,且與后續(xù)其他零件生產(chǎn)的所需濃度不匹配;選擇了雙液淬火(介質(zhì)十空氣),既滿足了零件在臨界溫度范圍內(nèi)冷卻較快,又滿足了在M點(diǎn)附近冷卻要慢以減小淬火應(yīng)力引起的變形和開裂。故認(rèn)為采用雙液淬火可以提高彈簧質(zhì)量。
淬火硬度均勻,基本在2.55-2.60dB,回火后經(jīng)三次標(biāo)準(zhǔn)鍛壓,彈性非常好,沒有出現(xiàn)因淬火問題造成的彎曲變形,整體合格率提高,返工數(shù)量大大減少。
另外,利用高頻爐對(duì)彈簧進(jìn)行雙拼淬火,產(chǎn)出效能提高,節(jié)約大量的動(dòng)能成本;避免了安全隱患,并使工作環(huán)境得以改善。