瓦楞辊齿面用中频感应加热机进行淬火缺陷分析及工艺改进

日期:2020-09-16 / 浏览: 次 / 来源:郑州高氏

瓦楞辊齿面用中频感应加热机进行淬火缺陷分析及工艺改进

瓦楞辊是压制建筑用瓦楞纸的关键零件,器材料为42crMo钢,瓦楞辊结构形状比较复杂,其沿轴向分布1-3mm的小齿条外,其径向有30mm深度饿多条浅窄槽结构,例如瓦楞辊尺寸为直径285.5mmX2300mm,齿形参数为:齿顶,直径285.52mm,齿数为230,齿高为1.65mm,齿距为3.9mm。预备热处理为调质处理,产品热处理采用中频感应加热机淬火对辊身齿面进行表面淬火强化。表面淬火硬度要求大于52HRC不允许出现微裂纹等缺陷。生产中发现,瓦楞辊中频感应加热后,工件某处缺口部位出现裂纹和剥落,造成工件失效报废。

瓦楞辊中频感应加热机淬火工艺采用100KW,8KHZ和250KW,990HZ中频感应加热机组加热,齿槽底部用石棉绳水玻璃涂实或在槽口部位置入钢丝以减少涡流,并采用中频预热和较合理的工艺参数。生产中多数工件合格,但部分工件出现开裂或剥落,在缺口处等最先产生剥落和严重裂纹。分析原因如下:

(1)中频感应加热机进行感应加热时,越接近表面其涡流越强,升温越快;工件夹角处因涡流集中出现过热,局部加热温度高或温度不均匀,均将引发工件表面产生淬火裂纹。工件裂纹处加热温度高,出现感应绝爱热尖角效应,局部涡流集中并导致淬火冷却时形成淬火裂纹。

(2)工件局部温度过高,淬火时,其组织应力和热应力加大。截面上温差越大,其体积膨胀越大,组织应力越高。工件尖角处剥落系局部温度高使该处组织不均匀引发开裂所致。

(3)该工件尺寸大,仅用中频预热大解决表层和次表层温差应力效果有限。由于工件形状比较复杂,表层与内层温差引起的热应力,是表层拉应力和内层压应力增大,并虽随温差加大而增加。工件开槽处使热源断开,因为开裂处淬火已冷透,而另一端刚进入淬火状态,因而开槽处最易造成应力集中峰值。其拉应力大于缺陷部位断裂强度时,将出现裂纹剥落和开裂失效。

除此以外,生产和试验中均发现,重复表面淬火产生淬火裂纹。这事由于淬火后表层组织残余应力呈压应力,而内层为拉应力状态。如重新快速加热,器应力发生突变,组织应力,热应力过于集中或在淬火区域产生重叠,淬火时很容易发生淬火裂纹。因为在重复淬火前,必须进行预备热处理。

综上分析,提出改进措施如下:

(1)工件淬火开口槽不加工,中频感应加热淬火合格后,采用特殊方法在需要最两边开槽,以避免该处因涡流在尖角开口部位集中产生尖角效应,导致该处出现裂纹和剥落。不开槽使该部位加热和冷却时热流连接性良好,使该部位区域和冷却均匀,因为应力减小。

(2)将工件中频预热改为路中预热,以减少工件截面上的温差,保持过度层组织状态平稳连续,注意预热温度应适宜,不可过高或过低。

(3)对返修货需重新淬火件,由于该工件此前卫调质状态,采用中,高频问回火做预备热处理,代替去应力退火或淬火前预热处理,再进行淬火返修可获得良好效果。

生产中采用上述改进工艺措施后,瓦楞辊齿面淬火表面质量优良稳定,硬度合格,消除了裂纹剥落缺陷现象,生产稳定,获得了良好的经济效益。