高频感应退火设备对曲轴的工艺改进

日期:2018-11-22 / 浏览: 次 / 来源:郑州高氏

高频感应退火设备对曲轴的工艺改进

农用柴油机曲轴材料选用球墨铸铁制造,曲轴工作中承受弯曲、压缩、拉伸和扭转交变应力和疲劳应力作用,要求工件具有高强度、良好的韧性、高耐磨性和高疲劳抗力。技术要求:曲轴硬度为40-48HRC。热处理工艺为:890℃×45min 加热奥氏体化,(260-270) ℃x60min等温处理后空冷淬火。生产中发现,若干曲轴在连杆轴颈处产生裂纹,有的呈单独分布直线状,有的为网状龟裂或分枝状,裂纹深浅不一,深裂纹贯穿工件厚度,洼裂纹约0.6mm,造成工件报废。

检验曲轴硬度为49-50HRC,较工艺要求值偏高。金相观察发现,工件球化良好,石墨为球状或团状,有少量呈团片或厚片状,球化率为2级;检验磨削裂纹深度,最浅处为0.2-0.4mm,深处0.5-2.0mm。金相分析工件裂纹处组织,工件等温淬火后,裂纹处组织为下贝氏体+残留奥氏体+少量马氏体,大部分为白色组织,同时有氮化物夹杂及小石墨分布,裂纹沿晶界并在白色组织区沿夹杂二相扩展,或在下贝氏体与少量马氏体区呈穿晶向内延伸扩展。

分析认为,曲轴等温温度偏低,硬度偏高,造成工件内应力较高。工件磨削量过大,砂轮钝和冷却工艺不当等使工件产生磨削网状、分枝、直线状裂纹。磨削裂纹的出现和工件组织缺陷造成内应力过大密切相关。当工件组织应力和热应力与机加工应力叠加超过工件抗拉强度时便产生裂纹,并随应力加大迅速扩展。

曲轴组织中夹杂物缺陷多,白色组织区中存在磷共晶偏析,进一步增加了晶界与晶内的组织应力,造成应力集中。工件晶界夹杂和磷共晶偏析区域是高应力区域,也是工件应力集中和强度薄弱区,裂纹首先在这里产生并沿晶界和缺陷处扩展,工件冷却不均时亦促进裂纹扩展。

为防止工件产生裂纹和断裂,应采取高频感应退火设备对曲轴进行以下工艺改进措施:

(1)为减少工件应力,增加去应力退火处理。

(2)调整等温处理温度。该曲轴等温温度偏低,硬度偏高,内应力增大,宜采用上限等温温度或稍高,使工件硬度在要求技术指标内。

(3)磨削采用小进给量,降低磨削应力,避免出现磨削裂纹。

(4)提高曲轴铸件质量,减少杂质,防止铁液氧化,避免出现氮化物夹杂与磷共晶偏析等缺陷。

采取上述工艺改进措施后,曲轴生产正常,未出现裂纹现象,质量优良。