彈簧利用高頻爐進行淬火時,如何避免淬裂?應采用何種淬火方式?
彈簧淬水的臨界直徑為38mm,淬32號機油的臨界直徑為22mm,彈簧要想淬火不裂,淬火臨界直徑必須遠離零件實際尺寸。A31-25實際直徑為20mm,A31-26實際直徑為14mm,淬水的臨界直徑雖然與實際直徑相差很大,但是在馬氏體轉(zhuǎn)變時冷速太快,急速轉(zhuǎn)變的組織應力非常大,遠遠超出了彈簧所能承受的表面張應力,結果會導致淬裂。
淬油的臨界直徑雖然與彈簧實際直徑相差不大,但是在馬氏體轉(zhuǎn)變時冷速緩慢,組織應力小于彈簧所能承受的表面張應力,不會導致淬裂。因此,要想使彈簧淬火不裂并保證淬火質(zhì)量,一是想辦法使淬火臨界直徑與實際尺寸相差較大,二是馬氏體轉(zhuǎn)變時冷卻速度要緩慢。考慮這兩點因素,淬單一的水溶性介質(zhì)要想使彈簧不裂很困難。原因有兩個:一是濃度配比要高,即使水溶性介質(zhì)濃度達到10%,其馬氏體轉(zhuǎn)變冷速還是很快,比淬火油快一倍,而臨界直徑降到25mm左右,還是會造成彈簧淬裂。如果介質(zhì)濃度過高,達到20%左右,雖然彈簧可能不會造成淬裂,但其成本太高,且與后續(xù)其他零件生產(chǎn)的所需濃度不匹配;二是如果介質(zhì)濃度很低,臨界直徑雖然遠離零件實際尺寸,但是馬氏體轉(zhuǎn)變冷速太快,接近水,一樣會造成彈簧淬裂。
因此,考慮到以上兩種原因,我們推薦使用高頻爐進行雙拼淬火(介質(zhì)+空氣),冷卻時控制好彈簧降到M點的時間,然后進行空冷實現(xiàn)馬氏體的緩慢轉(zhuǎn)變。
選用不同的淬火介質(zhì)對變形的影響很大。水在常溫下的冷卻能力很強,一般適用于對變形量要求不大零件的淬火;而選用油作為淬火介質(zhì),則要求被淬火零件的淬透性要高、壁厚差不大、形伏復雜、工序長且復雜;選用水溶性介質(zhì)則要求濃度配比要高,故其成本就高,且與后續(xù)其他零件生產(chǎn)的所需濃度不匹配;選擇了雙液淬火(介質(zhì)十空氣),既滿足了零件在臨界溫度范圍內(nèi)冷卻較快,又滿足了在M點附近冷卻要慢以減小淬火應力引起的變形和開裂。故認為采用雙液淬火可以提高彈簧質(zhì)量。
淬火硬度均勻,基本在2.55-2.60dB,回火后經(jīng)三次標準鍛壓,彈性非常好,沒有出現(xiàn)因淬火問題造成的彎曲變形,整體合格率提高,返工數(shù)量大大減少。
另外,利用高頻爐對彈簧進行雙拼淬火,產(chǎn)出效能提高,節(jié)約大量的動能成本;避免了安全隱患,并使工作環(huán)境得以改善。