40cr钢螺杆采用高频加热炉进行淬火热处理,产生变形缺陷该怎么办?-凯时国际app

来源:郑州高氏 发布日期:2014-8-21 11:02:05 浏览次数:

螺杆是某机械设备传递动力和运动的重要零件,是外表面切有螺旋槽的圆柱或者切有锥面螺旋槽的圆锥,其材料为40cr钢。螺杆在工作过程中要承受巨大的摩擦力,因此,我们常用高频加热炉来对螺杆进行淬火热处理,技术要求为:弯曲量≤0.10mm,弯跳量≤0.20mm。生产中发现,螺杆加工后变形大,淬火后变形可达17mm,重校率约30-60%。高者可达80%,严重者造成产品报废。

对影响螺杆变形的机加工、热处理加工进行了生产试验。试验表明,淬火变形越大,残留校直应力大(消除应力温度低),工件粗车螺纹时变形和时效变形则越大。分析认为,如果采用较高温度消除校直中产生的应力,并使螺纹弯跳量≤0.20mm, 时效温度<510℃,变形比≤1.5,螺杆成品变形量可控制在技术要求范围内。实验表明,机加工对螺杆变形的影响不是主要因素。在相同强度水平下,工件水淬油冷变形较小,因为工件水淬油冷后其强度比油淬工件高,从而可采用较高温度(≥580℃)校直应力,使其变形减小。水淬油冷处理工件和油冷淬火工件的淬火变形量差别很大,但如充分消除校直应力,需加热至温度590-600℃以上。因而可知,原热处理工艺消除校直应力温度采用的400-440℃偏低,故应力消除不充分。试验表明,螺杆采用水淬油冷调质处理并校直后,将消除校直应力回火与常规回火合二为一处理,并且回火后缓冷是可行的,工件性能符合要求,对减少螺杆变形也大有好处。实践表明,时效温度由原工艺的400-440℃提高到470℃以上,螺杆变形从原有的0.08-0.10mm下降至0.04-0.05mm,平均变形量为0.046mm。

综上分析,40cr钢螺杆加工变形量大,其主要原因是工件校直后消除应力不充分;另外,油冷淬火中受强度要求制约,回火温度不能太高,致使应力去除不充分。为此,提出改进工艺如下:

(1)采用高频加热炉进行淬火热处理,工艺为:(840-860)℃x1h,水淬40-45s,然后油冷(≥10min) 。

(2)降低回火温度,(550-570)℃x(5-7)h,空冷,校直,弯跳量≤1.5mm。

(3)消除校直应力和常规回火:(570-610)℃x (8-10)h,空冷。

(4)时效工艺:(480-500)℃x(6-8)h空冷或炉冷处理。

本文简单介绍了螺杆在热处理过程中产生变形缺陷的原因及其改进工艺, 很多厂家采用改进工艺后,40cr钢螺杆重校率下降至2%以下,有时达0%。成品变形量减少了40%,满足了生产和技术要求,工件综合力学性能优良,生产运行良好。