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重型铸铁床身导轨采用中频加热炉进行淬火热处理,产生裂纹缺陷的原因及对策

重型铸铁床身导轨采用中频加热炉进行淬火热处理,产生裂纹缺陷的原因及对策

重型机床铸铁床身大,床身导轨截面积大。生产中,常由于感应加热工艺不当或感应器设计不良,以及铸件组织缺陷等原因,使工件在采用中频加热炉进行感应淬火时产生裂纹甚至开裂,严重的造成床身报废。改进措施如下:

1)对于大截面铸铁床身导轨淬火多采用双回路感应器,并安装导磁体。双回路感应器前级预热,后级淬火加热及喷水冷却。感应器宽度为32mm。淬火运行速度6mm/s计算,被加热的任意一点从预热至喷水冷却时间大约5s,可保证床身受热均匀。操作中应注意起车和停车瞬间,如操作失误,在两极间约12mm的空隙区域容易产生横向低温区,宽度约为10mm。淬火中该区将产生长度为10-20mm数条纵向裂纹。这是由于铸铁本身表面应力大,组织中含有初生渗碳体多,Fe3C的体积分数>1%。生产中可采用单回路感应器防止产生横向低温区,但操作时应注意控制起车瞬间温度,若加热温度低仍出现上述裂纹;温度过高,易产生导轨局部过烧而发生龟裂。

2) 大截面床身两(多)次淬火搭接不当易产生淬火裂纹。例如C61125A床身导轨面宽度为300mm,长度为6m,采用100kw中频加热炉一次淬火最大宽度为210mm,宽度为300mm的导轨面需分两次淬火。第一次淬火后,在10mm处搭接,由于搭接处两次热应力叠加,又不易短时得到松弛和释放,导致出现严重纵向裂纹。如采用加长感应器,如第二次加热淬火感应器长度为165mm,可消除第一次淬火10mm非硬化区使其淬硬无裂纹,但在第一次淬火区会出现10mm的退火带,淬火后该区域会产生20-50mm长的斜向裂纹。对策:可选用150mm长的感应器淬火加热,使两次淬火时中间部位不存在热影响区,避免应力叠加出现,因而不会产生淬火裂纹。

另一种情况,如导轨很长需要横向接头时,搭接区有15-20mm的横向退火区,易出现数条短纵向裂纹。对策:可采用靠近淬火区5mm处非淬硬区搭接,以躲过拉应力峰值区,减少搭接区裂纹和开裂倾向。

3)为防止淬火裂纹和畸变,淬硬层不宜太深,使表层以相变应力为主较好。如采用8kHz中频感应淬火,淬硬层深度以2mm较适宜,此时畸变很小,而且极少发现裂纹;超过3mm,裂纹增加很多,畸变明显加大,其应力也转变为以热应力为主。

对大截面铸铁床身导轨中频感应淬火时,淬火运行速度一般控制在6.0-6.1mm/s,淬硬层深度为1.8-2.0mm,可得到较高的淬火质量。

4)铸件缺陷是床身导轨的中频感应淬火裂纹源。铸件组织中有团絮状、块状、点状和微细片状石墨,其特点是多棱角且明显,是典型的微应力集中区和裂纹萌生区与扩散区,中频感应淬火时往往产生严重的纵向裂纹。对策:床身(导轨)粗加工后和半精加工后进行两次去应力处理;同时,中频感应淬火时采用大功率快速淬火方式,使淬硬层深度<2mm。

本文简单介绍了重型铸铁床身导轨采用中频加热炉淬火时,其裂纹产生的原因及措施,希望对您的热处理工作有所帮助。如果您想了解更加详细的信息,您可以多看看热处理方面的书籍,相信会有很大的收获。

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