郑州高氏电磁感应加热退火设备厂家对制动毂裂纹开裂分析及工艺改进

日期:2018-11-19 / 浏览: 次 / 来源:郑州高氏

郑州高氏电磁感应加热退火设备厂家对制动毂裂纹开裂分析及工艺改进

制动毂是油田开采机械设备撬装钻机的重要零件,其材料为ZG35SiMn钢。制动毂工作中承受摩擦力很大,经常出现过热发红状态。般采用泼浇自来水进行冷却。生产中发现,某制动毂运行仅3个月出现裂纹开裂失效破坏。制动毂原热处理工艺为正火+中频感应加热淬火及自回火处理。金相组织检验发现,工件表面下10mm处的金相组织为块状铁素体+回火托氏体,铁素体呈网状或半网状分布,局部区域组织粗大;中心部位组织为铁素体+珠光体十少量夹杂物;铁素体与珠光体分布不均匀,有大块铁素体出现,并存在集中分布的少量硫化物。观察发现,检验部位组织粗大,出现明显长轴晶粒魏氏组织,使该处脆性增大,工件塑性、韧性和强度下降,这表明该处正火不充分,铸态组织未充分转变。工件裂纹形貌检验发现,裂纹自制动毂表面向内延伸,呈直线穿晶式扩展,并有多处分叉;裂纹尖端沿夹杂物缺陷处发展,但未见氧化脱碳迹象。 

分析认为,工件制动时,其干摩擦作用使摩擦力很大,经常出现发热、发红状态,局部温度高于800aC以上。工作中用自来水泼浇冷却,使工件进行淬火而发生相变,表层硬度增加,内应力升高并使其冷脆性增大。由于工件受切向力反复作用,使工件表面层处块状碳化物和夹杂物区域萌生裂纹,在交变切应力及冲击力的作用下,裂纹发展并造成工件断裂。   

从工艺方面分析,工件组织大部分处于铸态组织,组织粗大,晶粒不均匀,并且存在夹杂物和魏氏组织及微观裂纹。魏氏组织强度、韧性和塑性低劣,、脆性大,加之粗大组织和夹杂物使工件强度、韧性低下,塑性差,极易形成应力集中并使裂纹扩展,在切应力和冲击力作用下使工件断裂。工艺缺陷一方面是正火加热保温时间不够,使大部分铸态组织与缺陷保留;另一方面是炉温均匀性差,组织不均匀。制动毂断裂破坏正是这两方面原因综合作用的结果。

综上分析,提出防止工件断裂的工艺改进措施如下:

(1)铸件加热时装炉应平稳、整齐、使工件均匀受热,防止工件加热中产生变形。

(2) 工件升温时间不少于4h,并在600 -65yC均温1 -2h,保温时间依工件壁厚而定。由于该炉实际温度偏低及温度不均,将原正火温度850 -9㈨℃提高到980 - 1080℃,此时工件实际温度符合工艺温度,工件加热中保持微正压,保温后冷至850℃以下出炉空冷。

制动毂采用上述工艺改进措施后,工件性能明显改善,铸态组织消除,工件力学性能达到技术要求,工件组织细小均匀,未发生裂纹断裂缺陷,工件质量良好,生产运行正常。