Cr12MoV钢高精度圆盘滚剪刀采用超音频感应加热设备进行热处理的工艺分析

大直径承重梁吊装滚剪刀材质为Cr12MoV钢,成品的平行度以及厚度公差在0.005mm以内。近年来,随着市场经济的快速发展,社会需求量增大,交货期进一步缩短,原来的生产工艺已不能满足市场快节奏的要求,必须采用一些新的工艺以适应快速发展的形势。

滚剪刀的热处理原采用盐浴淬火、冷处理、井式炉回火。这样的热处理方式难以克服两个问题:一是刀体变形大,二是切削刃(外圆部分)易磕碰掉块。为了确保成品率,采用的方法是增大热处理后两端面、外圆和内孔的留磨量。

以直径254mm规格剪刀为例,两端面、外孔和内孔的留磨量分别为0.8-1mm、0.8-1mm、0.6-0.8mm。这样操作致使生产效率很低,造成人力、物力浪费。近来,有单位急需直径280mm x直径150mm(内孔)x直径5mm的滚剪刀,该刀平行度要求0.004mm,厚度公差要求0.002mm,制造难度很大。为此决定采用先进的感应淬火,将热处理后两端面的平行度控制在0.12mm以内,考虑磨削变形,留磨量确定为0.3-0.4mm,外圆及内孔变形量控制在0.15mm 以内,留磨量为0.4-0.5mm ,经试验投入批量生产,达到预期效果,客户满意。

1) 试验条件。

直径280mmX150mmX5mm 规格滚剪刀,热处理硬度要求58-62HRC。热处理前的尺寸为外圆直径(280.4+0.05)mm、内孔直径(149.5+0.05)mm、厚度(5.4+0.05)mm。

2)感应热处理工艺。

选用超音频感应加热设备进行1000℃、1020℃、1040℃等几种温度的淬火热处理,预热温度为550℃和840℃,感应加热淬火工艺见表1。表2为淬火温度对硬度和变形的影响。

表1 圆盘滚剪刀感应加热淬火工艺参数

预热 淬火加热
第一次 第二次 温度/℃ 时间/min
温度/℃ 时间/min 温度/℃ 时间/min
500-600 50 840-860 30 1000-1040 50

表2 淬火温度对圆盘滚剪刀硬度和变形的影响

淬火温度/℃ 1000 1020 1040
淬火加热时间/min 50 50 50
淬火后硬度/HRC 60-62 60-62 62-63
外径尺寸/mm 280.465 280.490 280.512
内径尺寸/mm 149.528 149.613 149.645
厚度/mm 5.408 5.411 5.412
两端面平行度/mm 0.08 0.10 0.10

为了保证滚剪刀硬度高,变形小,最终淬火温度选定为1020℃,淬火加热保温时间根据有关文献资料综合考虑及基本均温时间等因素确定,在1020℃分别保温30min、40min、50min,60min,试验淬火后的试件硬度见表3。最终确定淬火加热温度为1020℃,保温时间为45-50min。

表3 保温时间和硬度的关系

保温时间/min 30 40 50 60
淬火后硬度HRC 58-59 59-60 60-62 60-61

经最终选定的热处理工艺生产的滚剪刀,其外径、内径、厚度尺寸变化分别控制在0.15mm、0.15mm、0.12mm以内,平行度0.12mm。从而使滚剪刀热处理后的留磨量缩小到内、外径0.4-0.5mm、厚度0.3-0.4mm,大大减少了机加工磨量,提高了生产率,在质量稳定可靠的前提下满足了客户的要求。

虽然Cr12MoV钢高精度圆盘滚剪刀采用超音频感应加热设备进行热处理,效果好,但是,我们在执行工艺操作时,仍要认真、仔细,以免工件产生不必要的缺陷,影响工件的使用寿命。

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