Cr12MoV钢制滚丝轮真空淬火和箱式淬火对比

真空热处理由于工件表面光亮,力学性能和使用寿命高,并节能等优点,在工业生产中的应用越来越广泛。滚丝轮是一种表面质量要求较高的精密工具,以往大多采用箱式电阻炉淬火回火。本例试验选用两种型号的滚丝轮,将箱式炉处理和真空处理滚丝轮进行严格的实际寿命跟踪对比试验,并加以分析,以探讨真空热处理提高寿命、降低成本、节能减排的优越性,为全面推广实施积累数据。

1)试验条件及工艺。滚丝轮材料为符合国家标准的通用材Cr12MoV钢,选用外形尺寸为200mm x 60mm、150mm x 75mm 两种规格,工艺过程为:下料一锻造一退火一机加工一淬火回火一磨内孔一成品检验一入库。

真空热处理在VFH一100PI"型加压气淬真空炉上进行,装炉前试样用酒精去除油污,淬火时通入高纯氮气加压气淬,压力为2bar ,降温至100摄氏度出炉空冷,热处理后,表面光亮,内孔变形0.02mm 之内,端面不需再磨,硬度63 -65HRC。

箱式炉处理在RJX一I3型炉内进行,加木炭保护。为保证试验数据的准确性,坯料采用统一炉号和同一预处理,每副滚丝轮上打上钢印标记,并在指定机床上专人操作试验,如实记下每副加工零件的数据。

2)试验结果分析。

①金相组织。Cr12MoV钢滚丝轮经正常淬火和低温回火后的组织为回火马氏体加少量的残留奥氏体和颗粒状的碳化物,晶粒度为9 - 10 级,真空淬火和箱式炉处理金相组织相同,无差异。

②寿命对比。经统计分析,150mm×75mm型滚丝轮真空淬火平均寿命为60mm形滚丝轮真空淬火平均寿命为30 485 件,而箱式炉处理者平均寿命为60mm形滚丝轮真空淬火平均寿命为18550件,寿命提高64%

 ③失效形式。疮品分析发现湾丝轮的失效形式有丝面疲劳剥落、爆边、丝齿折断和磨损超限,其中丝面疲劳剥落为正常失效,丝齿剥落后成小麻点坑状,它在失效中占的比例最大。影响失效的因素较多,除原材料和热处理因素外,操作者调试机床的水平、滚丝转速及加工件的硬度等也有很大的影响。

④分析讨论。真空热处理炉加热的特点是:炉子升温速度快而工件升温速度慢。在真空热处理炉内,气体极稀薄,工件主要靠辐射加热,所以工件升温慢,内外温差小,其热应力小变形小。本试验中,真空处理的滚丝轮内孔变形均在0.02mm以内,而箱式炉处理变形在0.10mm左右。真空热处理表面光亮度很好,无氧化、脱碳和增碳现象。而箱式炉处理尽管采取木炭保护,但还有一定程度的脱碳,降低了工件的表面质量和性能。真空热处理冷却采用了高纯氮气高压气淬机械化操作,冷速快速且均匀,使整个工件表面获得均匀一致的硬度和组织,因而工件的力学性能较高,而箱式炉温度的均匀性差,工件之间和内部有温差,而且受人工操作的影响,导致淬火后的组织和硬度的均匀性也较差,甚至出现软点,残余应力也较大。

 综上所述,真空处理的滚丝轮由于表面光亮,无氧化脱碳,变形极小,且硬度组织均匀,性能高于箱式炉处理的滚丝轮。故真空处理的平均寿命比箱式炉处理的平均寿命提高60%- 145%。

⑤ 经济效益。以某标准厂为例,200mm x 60mm 型滚丝轮每副1 880元,该厂每月消耗15副,一年180副,以真空处理寿命提高64铂计算一年可节约滚丝轮70 副,即可节约13. 16万元;小50mm x75mm 滚丝轮每副830 元,每月消耗50副,以真空处理寿命比箱式炉处理寿命提高1倍(本试验提高1.46倍)来计算,每年可节约滚丝轮300副,即可节约24.9万元,经济效益十分明显。同时由于真空处理提高了使用寿命,减少了停机更换和维修时间。真空处理变形小,加工余量可大大减少,降低了加工工时。机械化操作,降低了劳动强度,改善了环境,这些都无疑综合降低了生产成本,提高了经济效益。

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