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对组合机床弹簧夹紧套焊后和淬火后产生裂纹的控制.pdf

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对组合机床弹簧夹紧套焊后和淬火后产生裂纹的控制.pdf

38对组合机床弹簧夹紧套焊后和淬火后产生裂纹的控制朱菁陈旭(河南洛阳一拖开创装备科技有限公司,河南471004)摘要组合机床弹簧夹紧套的加工制造过程比较复杂,焊后及淬火后常产生裂纹,造成漏油。本文通过对材料及焊接性能的分析,采用合理的工艺手段,有效地控制了裂纹的产生。关键词弹簧钢夹紧套焊接性能淬火中图分类号TG44,TG156、35文献标识码BTheCrackInitiationControlAftertheWeldingandQuenchingoftheCombinedMachineToolSpringClampingSleeveZhuJing,ChenXuAbstractThemanufactureprocessofthespringclampingsleeveforthecombinedmachinetooliscomplicated,cracksfrequentlyoccuraftertheweldingandquenching,whichcancauseoilleakage.Materialsandweldingperformancehavebeenanalyzedinthispaper,technologicalmeasureshavebeenadoptedwhichhaveeffectivelycontrolthecrackoccurring.Keywordsclampingsleeveofspringsteel,weldingperformance,quenching组合机床在加工零件的过程中,精铣床的铣头铣削后让刀是采用弹簧夹紧套抱紧主轴滑套的机构。该弹簧夹紧套是65Mn的材料,焊接后形成油腔,并通过弹性变形抱紧主轴滑套,来实现主轴的让刀。由于65Mn材料焊接性能差,淬火后易产生裂纹。使该零件的加工有一定的难度。我们对此材料进行分析后,合理地选择焊材、淬火硬度,制定合理的焊接工艺,达到了预期的效果。理论分析1.1焊后产生裂纹的主要影响因素(1)材料的影响165Mn钢属于弹簧钢又属于高碳钢,其成分为(质量分数)C0.62~0.70、Si0.175~0.37、Mn0.92~1.2、P≤0.035、S≤0.035、Ni≤0.25、Cr≤0.25、Cu≤0.25。碳钢的焊接性能主要取决于碳当量,随着碳含量的增加,焊接性能逐渐变差。碳钢的碳当量(Ceq)值的经验公式为CeqCMn/6Si/24()。Ceq值的增加,则产生冷裂纹的可能性增加,焊接性能变差。通常,当Ceq值>0.4时,冷裂纹的敏感性将增大。而65Mn的Ceq值近0.7,故其冷裂敏感性是很大的。(2)焊接接头冷却速度的影响焊接性能的好坏除取决于碳、锰和硅的含量外,还取决于焊接接头冷却速度,它们共同影响着热影响区和焊缝的组织,而组织决定了焊接性的好坏。在某些焊接热循环的加热及冷却速度下,碳钢可能在焊缝和热影响区中形成硬化组织甚至马氏体。而马氏体对焊接性能的影响最大,马氏体愈多,则硬度愈高,焊接性能也愈差。焊后的大量马氏体或者它表现出的高硬度,在焊接应力下可能引起热影响区和焊缝的裂纹,从而使焊接性变差。焊接的母材已由设计者确定,即Ceq值已经确定。若要改善焊接性,避免裂纹,控制冷却速度就成为至关重要的途径。可采用母材预热、层间温度和后热来降低焊接接头冷却速度。(3)氢的影响引起冷裂纹的因素除Ceq值、冷却速度和淬硬组织外,氢也会增加冷裂敏感性。如果使用低氢或超低氢焊接材料并按规定烘烤,则可以大大减少氢致冷裂敏感性。1.2产生淬火开裂的主要原因淬火开裂的主要原因有(1)淬火加热速度过快,没有预热或预热不充分。(2)冷速过快,淬火介质不当。(3)加热温度过高,保温时间过长。(下转第44页)收稿日期2006-11-22作者简介朱菁(1962-),高级工程师,从事机械制造工艺工作。陈旭(1965-),工程师,车间主任。作者朱菁陈旭对组合机床弹簧夹紧套焊后和淬火后产生裂纹的控制44径加工,建议退刀四次,每次缩径0.15mm尖刀后面装一把浮动刀片,中间退刀时,按浮动刀片实际尺寸对刀缩径。改进后工艺经过以上分析,建议将管模的精加工工艺作如下改进工艺调质后车各部留量15mm,车架口中→深孔直径留量7mm→车各部留量8mm,两端各部及锥面按样板各留8mm→时效一周或消应力退火→重车架口→深孔精加工符图→精车外圆及两端止口符图。在深孔加工中,原工艺为光孔保证小头尺寸,在公差范围内,按下差加工6.3m以上,滚压符图。采用多辊滚压时,以滚压一次为宜,滚压次数多对粗糙度值降低并不显著,反而使内孔表面产生疲劳。滚压加工虽然提高了粗糙度,在零件表面形成加工硬化层,提高了硬度,但滚压的方法是把上道工序的波峰用压延的方式填滿波谷,在显微镜下观察滚压表面,可以看到细小的裂缝,产生这种缺陷的表面其耐腐蚀性和耐磨性都较差。所以在深孔加工中,经过尖刀精镗,浮动刀片光孔后,粗糙度可达3.2m,建议不使用滚压方法。提高管模加工效率的途径工艺复杂、周期长、精度要求较高是影响加工效率的几个因素,提高效率的方式有以下几点(1)增加工装附具,如增加伞形顶尖和镗杆(2)对现有设备进行改造,通过增加推进器、镗杆、空心卡盘等附具改造普通车床,使设备加工范围扩大,缓解深孔加工工序的卡脖现象。(3)严把质量关,杜绝返工、补焊等现象。结语(1)采用新编制的管模加工工艺,可大大提高管模的制造质量。(2)加大管理力度,可进一步缩短产品的生产周期。责任编辑傅冬梅(上接第38页)防止裂纹产生的措施为防止裂纹的产生,我们采取了以下措施(1)完全退火处理焊前对母材进行预处理完全退火处理。可以细化钢的晶粒,改善钢的塑性和韧性,减少钢在焊接过程的开裂及脆硬倾向。(2)控制焊接过程的温度控制焊接过程的层间温度及后热。对母材保温预热3h,温度在250~350℃以上,焊接过程还要保持预热的层间温度。为了控制层间温度,将焊接零件放在石棉板或耐火砖上隔热,加热后立即焊接。(3)采用后热及焊后热处理工艺焊后立即将零件放入炉内进行加热保温,温度在650~750℃之间,使其缓冷。这样可以避免形成硬脆组织,以及使扩散氢逸出焊缝表面,从而防止产生开裂,消除了内应力。(4)焊材的选用选用A507焊条,抗拉强度为490MPa。虽然比母材抗拉强度略低,但已能满足零件要求。A507焊缝奥氏体金属塑性良好,可以减少焊接接头应力,避免热影响区冷裂纹产生。且此焊条是低氢型焊条,有一定的脱硫能力,熔敷金属塑性和韧性良好,扩散氢量又少。(5)最终热处理淬火硬度的控制由于弹簧钢有热敏感性和回火脆性倾向以及淬火时开裂倾向较大的缺点。故选择弹簧钢的淬火温度一般为830~880℃,温度过高易发生晶粒粗大和脱碳现象。回火温度控制在480~550℃,回火后的硬度大约在39~52HRC2。该弹簧夹紧套,设计要求热处理淬火后应达到54~58HRC的硬度,对于弹簧钢来说,硬度值有些偏高。过高的硬度对焊后零件的性能及使用都会产生一定的影响。为此我们将淬火温度控制在830°C,回火温度控制在540℃,使回火硬度达到45~50HRC。这样适当的降低了零件的硬度和脆性,保证了弹簧的韧性和较强的疲劳强度。结束语通过严格执行焊接工艺,严格控制淬火、回火温度,有效地控制了弹簧夹紧套焊后及淬火后易产生裂纹的现象,取得了良好的效果。参考文献1中国机械工程学会焊接学会.焊接手册.北京机械工业出版社,1995.2史美堂.金属材料与热处理.上海上海科学技术出版社,1980.责任编辑傅冬梅作者王作华提高管模加工质量和效率的措施

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