|
弹簧是量大面广的基础零件，对于动力机械、仪器仪表及武器中的控制性元件都是非常关键的零件，其基本功能是利用材料的弹性和弹簧的结构特点，以便达到缓冲或减振、控制运动或复位等目的。
针对碳素弹簧钢丝，材料牌号为IIa，图样要求局部退火，没有任何相应的标准中规定IIa材料的局部退火的工艺参数，通过试验达到局部退火状态，以得到较低硬度并接近于平衡状态的组织，从而改善金属或合金的物理、化学、力学性能，稳定尺寸和形状；改善组织，为后道弯钩工序作准备，此项弹簧局部退火的目的是容易弯钩，保证装配后对弹簧销起到限位作用。
1．局部退火工艺参数的确定 IIa弹簧材料属于形变强化弹簧钢，以冷变形（冷拉或冷轧）状态供货，绕制弹簧后进行消除应力回火，使弹簧定型，这种钢丝在成形前已经具有很高的强度和足够的塑性和韧性，标准中只规定了回火工艺参数260～300℃，没有规定任何其他的热处理工艺参数，经翻阅航空材料手册、航空弹簧钢丝等资料和咨询其他有关单位，确定 IIa弹簧材料没有退火参数，建议可以考虑借鉴相近材料进行试验。
由于IIa弹簧材料的材质为优质碳素钢，是碳素钢65钢、70钢、65Mn等弹簧钢丝的升级材料，其综合性能与碳素钢70钢相近，故决定按70钢的退火参数进行试验。经查阅相关标准，参考70钢的退火参数，最终确定了在680～700℃进行退火试验。
2．局部退火工艺方法的选择 弹簧钢丝较细且较小，结合我公司现有的生产能力，由于盐浴具有加热速度快、加热均匀，并可防止氧化、脱碳，可以用来进行退火。感应加热是靠零件内部感应电流直接加热的，具有加热效率高、加热速度快的特点，也可以用来进行退火。故决定采取盐浴炉和高频机感应加热这两种方法进行局部退火试验。
（1）盐浴炉局部退火 在盐浴炉中进行局部退火时，加热温度较高，由于弹簧细小，工人操作起来较为困难，无法避免地会将整个弹簧工作圈侵入到盐浴中，造成整个弹簧退火，致使弹簧失去弹性，无法起到限位作用，影响正常工作，违反零件使用规定，造成零件报废，增加生产成本，所以不能选用盐浴炉加热退火方法。
（2）感应加热局部退火 由于之前有过对30CrMnSiNi2A螺栓螺纹部分退火的先例，故采用高频机对弹簧进行局部感应退火，通过制作适宜的感应加热圈，利用加热圈对弹簧局部进行加热。采用感应加热退火，零件表面没有脱碳，也不会有严重的氧化现象，并且零件变形量较小，生产效率高，易于实现机械化和自动化，有效地扩宽了加工制造能力。
3．局部退火具体操作方法 采用高频机对弹簧零件根部局部感应加热退火，感应圈选用15mm×15mm空心铜管制造，感应圈间隙为15mm左右，高频机的频率为2500Hz。用圈状感应器内磁场加热退火，加热温度为680～700℃。在实际生产中，感应加热的温度主要依靠电压、电流和加热时间等参数进行控制，工厂一般采用光电高温计测量加热温度，效果比较好。由于感应加热速度快，应采用间歇式加热方式，加热与停止加热交替进行。
为了减少穿透加热时零件表面和中心的温差，加热速度应缓慢，加热功率应尽量控制在最低，以得到较大的电流透入深度。加热时间根据现场情况而定，通过改变零件与感应器的相对移动速度来改变加热时间，以零件心部加热透为准。加热部位如附图所示，加热退火后将零件加热部位插入砂子内，使其缓慢冷却。 加热退火区域示意图 4．试验结果 经过反复试验，不断摸索，通过做抗拉强度试验，强度值明显降低，弹簧局部硬度明显降低，钳工很容易进行弯钩工作，而过渡区外弹簧整体强度不受任何影响，热影响区很小，实现了局部硬度降低的特点，弹簧弹性在弹性区间内，局部退火部分弯钩，装配起来可以起到限位作用，符合图样要求，为后续装机提供保证。由于感应加热的趋肽效应，表层温度快速升高而心部温度变化慢，心部靠热传导升温。因此退火加热需要低功率、慢速升温、间断性加热。
5．结语 IIa弹簧材料局部感应加热退火，加热部位强度明显降低，表明IIa弹簧材料局部感应加热退火工艺可行，退火后的硬度有利于钳工工序高效、顺利的进行。通过试验摸索同时确定了此类弹簧的退火工艺参数，解决了此项弹簧局部退火工艺问题，为分厂解决了技术难题，使零件按时间节点完成加工，增加了分厂加工能力。采用高频机对弹簧进行局部退火属于首次，操作简单，时间短，效果好，可继续推广使用。
| 
发表于 2019-11-2 15:38:44
收藏
转播
淘帖
楼主
