淺析強(qiáng)力螺栓滾絲輪高頻爐熱處理工藝
滾絲輪是加工(螺栓)螺紋的工具,刀具材料為Cr12MoV鋼。滾絲輪高頻爐熱處理后不再加工,其技術(shù)要求嚴(yán)格。滾絲輪除要求高強(qiáng)度、高硬度和高耐磨性外,還要求螺紋表面粗糙度低和刀具變形微小。一級(jí)精度螺紋表面粗糙度值R不高于0.40um,外徑徑向圓跳動(dòng)≤0.03mm;寬度≤50mm時(shí),中徑和外徑的變形量≤0.04mm, 寬度>50mm時(shí),變形量≤0.05mm。滾絲輪高頻爐熱處理后工件硬度為59-62HRC。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn),滾絲輪經(jīng)高頻爐加熱處理后,時(shí)常出現(xiàn)牙面磨損剝落現(xiàn)象,以及發(fā)生崩牙、倒牙失效破壞,造成工件報(bào)廢。為此,對(duì)失效滾絲輪進(jìn)行了檢驗(yàn)和分析,并提出了工藝改進(jìn)措施,取得了良好效果,并應(yīng)用于生產(chǎn)中。
檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn),滾絲輪斷裂件金相組織中殘留奧氏體量過(guò)多,體積分?jǐn)?shù)達(dá)35%,因而使?jié)L絲輪強(qiáng)度硬度不足,導(dǎo)致工件過(guò)早失效。滾絲輪在高頻爐熱處理加工螺紋時(shí),其崩牙部位均在與螺栓接觸的第一圈螺紋處,且大多崩牙出現(xiàn)在動(dòng)輪上。Cr12MoV鋼屬于萊氏體鋼,其缺點(diǎn)是碳化物偏析較嚴(yán)重,其材料性能隨碳化物分布不同變化較大;若滾絲輪高頻爐熱處理工藝操作不良,易出現(xiàn)磨損剝落和倒牙、崩牙失效破壞。倒牙多由于工件牙齒強(qiáng)度不足,脫碳或硬度低所致;而崩牙大多數(shù)是因?yàn)闈L絲輪牙部韌性低、硬度過(guò)高以及端面圓跳動(dòng)量過(guò)大造成的。分認(rèn)為,要提高滾絲輪力學(xué)性能和工作壽命,必須提高其牙齒的強(qiáng)度和韌性。一方面要減少工件中的殘留奧氏體量,同時(shí)采用提高滾絲輪強(qiáng)度和韌性的高頻爐熱處理工藝。生產(chǎn)試驗(yàn)和實(shí)踐表明,滾絲輪(Cr12MoV鋼)加熱溫度越高,保溫時(shí)間長(zhǎng),則溶入奧氏體中的碳與合金元素越多,加熱后工件馬氏體強(qiáng)度也越高。另一方面,減少Cr12MoV鋼在奧氏體穩(wěn)定區(qū)的停留時(shí)間(540℃),有助于減少奧氏體穩(wěn)定化,Cr12MoV鋼在260℃停留一段時(shí)間,可提高其工件的沖擊韌度。
綜上分析,提出了Cr12MoV鋼滾絲輪改進(jìn)高頻爐熱處理工藝。經(jīng)該工藝處理后,滾絲輪硬度為61-62HRC。生產(chǎn)應(yīng)用表明,最高使用壽命達(dá)4.18萬(wàn)件,為傳統(tǒng)工藝工件的5倍多,滾絲輪平均使用壽命達(dá)3萬(wàn)件以上,約為原工藝滾絲輪工作壽命的4倍左右,其技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著。生產(chǎn)中應(yīng)當(dāng)注意的是,滾絲輪刀具加熱中應(yīng)嚴(yán)格防止氧化脫碳缺陷。較好采用高頻爐熱處理,或者采用可控氣氛熱處理或其他保護(hù)措施加熱,以免刀具出現(xiàn)氧化脫碳缺陷使其耐磨性下降,從而導(dǎo)致其工作壽命下降。