丝杠采用中频加热电源进行淬火热处理,产生磨削裂纹怎么办?

日期:2018-11-28 / 浏览: 次 / 来源:郑州高氏

丝杠采用中频加热电源进行淬火热处理,产生磨削裂纹怎么办?

大型滚珠丝杠(直径≥80mm),由于使用时承受的负荷较大(动、静符合可达近1000kN),我国普遍选用GCr15钢制造,在经过球化退火或调质等预备热处理后,采用中频加热电源进行感应淬火,以满足滚珠丝杠的性能要求。

1)磨削裂纹问题 大型滚珠丝杠一般采用中频感应淬火。在生产中经常发视,经过中频感应淬火、回火的丝杠经磨削加工螺纹后,经磁粉检测,常在螺纹滚道的圆弧上出现轴向或网状裂纹,甚至在磨削螺纹过程中仅凭目视观察就可发现裂纹,从而造成丝杠的报废。

2)丝杠中频感应淬火不良。主要表现为淬火温度偏高或回火不足,通过分析及统计,由此造成丝杠磨削裂纹约占总数的20%-30%。

大型滚珠丝杠中频感应淬火时,中频输出功率偏高,淬火速度过慢,都可能使丝杠淬火时的温度偏高,丝杠淬火后的马氏体组织级别偏上限(马氏体5级),甚至可能超标(马氏体≥5级)。粗大的马氏体会降低钢材的强度和韧性,丝杠磨削时在内应力超过钢材的抗拉强度部位将产生磨削裂纹。

大型滚珠丝杠中频感应淬火后,淬硬层较深,内应力(包括热应力和组织应力)较大,回火不足(回火温度低或回火时间短),丝杠淬火时形成的内应力消除不完全。丝杠淬火、回火后,内部的残余内应力与磨削时产生的磨削应力相叠加,当叠加后的应力超过钢材的抗拉强度时,就会在丝杠表面形成裂纹。

3)对策

1、淬火感应器的选择与控制。感应器与丝杠之间的间隙决定了感应器的加热效率和丝杠表面的实际加热功率。特别对GCr15钢材大型滚珠丝杠,由于淬硬层深度要求较深,故丝杠表面加热温度一般采用上限温度(一般为880℃左右),如果感应器与丝杠之间的间隙变小,感应器的加热效率也就提高。因此,在原来的淬火工艺参数下加工,丝杠实际的淬火温度就将变高,淬火后获得的马氏体级别自然也就高。因此,对感应器与丝杠之间的间隙一定要严格监测与控制。大型丝杠淬火感应器一般采用圆环通过式或半环浮动式。

2、淬火工艺参数的定期验证。由于现有感应淬火设备普遍采用电参数等间接参数(电流、电压、输出功率、相对移动速度)来控制热参数(加热温度、加热时间),所以设备的稳定性对丝杠淬火质量影响较大。因此,当设备(包括淬火感应器)经过大修或更换电器部件后,需要对淬火工艺参数进行再验证。同时,在正常生产过程中,也必须定期验证原有淬火工艺参数,以确保生产工艺的长期有效性和控制性。

3、保证丝杠淬火后回火充分。大型丝杠感应淬火后,采用“160-180℃×8h, 空冷”的二次回火工艺,可有效释放、消除丝杠淬火过程产生的内应力,大大减少磨削后开裂倾向。

采用上述措施后,对586件φ80-φ120mm大型丝杠进行生产,未出现一件磨削裂纹的现象。