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挖掘机链轮采用中频感应退火电源进行淬火时,产生裂纹的分析及防治措施

挖掘机链轮采用中频感应退火电源进行淬火时,产生裂纹的分析及防治措施

链轮是瓦聚集的主要传动零部件,其材料为SCSIMN2H钢。链轮工作中收到很大的弯曲应力和冲击应力,同时挖掘中落楼接触砂石和泥土,又受到强烈的磨损作用。因而链轮要求具有较高的冲击韧性,较高的硬度和硬化层深度。表面硬度为40-47HRC,齿顶硬化层深为18mm,齿根硬化层深≥3mm,生产中发现,链轮采用中频感应退火电源淬火后出现批量工件产生淬火裂纹断裂失效。

链轮热处理采用整体中频感应退火电源喷埋淬火冷却方式,淬火液选用4%-6%的AQ251淬火机制。检验发现,工件的吃根部出现裂纹,裂纹沿齿根呈纵向分布,为纵向裂纹。宏观检验发现,开裂工件部位存在明显的气孔,砂眼等铸造缺陷,这些缺陷造成工件的强度和韧性严重下降;另一方面,链轮缺陷处使工件在感应加热中,磁力线分布发生改变,形成包络缺陷部位的高密度涡流区。高密度磁力线我六区造成工件缺陷边界处加热,淬火后形成粗大过热组织,使工件断裂韧度下降,加速工件在外力下的裂纹萌生和扩展。检验发现,链轮正火保温时间不足,因而工件组织未能细化,逐渐中存在的粗大晶粒保留下来,淬火后生产粗大的马氏体组织,这种组织在较小拉应力下就会产生淬火裂纹和开裂。造成链轮产生裂纹开裂的直接原因是由于齿顶和齿根加热深度及硬化深度不同产生的拉应力。齿根加热层较浅,而齿顶加热层相当深,为齿根加热层深度的6倍左右。在冷却时,齿根很快组织转变完成,形成马氏体组织,呈残留压应力状态,而齿顶尚在冷却转变中。在继续冷却中,齿顶和齿根主要受热应力作用,齿顶在收缩中对齿根形成拉应力状态。当残留拉应力大于工件齿根的断裂强度时,齿根部出现淬火裂纹和开裂失效。

综合分析,提出防止链轮中频感应退火电源淬火裂纹的措施如下:

1.严格控制和检验铸件质量,防止有砂眼,气孔等缺陷的坯件流入产品加工程序。

2.严格控制和检验链轮症候工艺及质量。

3.加强来料坯件晶粒度检验,取样部位即为链轮齿根 部位,以确保产品质量良好。

4.链轮中频感应加热淬火冷却中,控制适当的冷却时间,可有效降低产品裂纹的残留拉应力,防止工件出现淬火裂纹。

链轮采用上述防止措施后,工件质量优良,未发现淬火裂纹缺陷,生产运行正常。

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