滲碳淬火是鋅合金壓鑄熱處理典型工藝,硬度不均是熱處理生產(chǎn)常見質(zhì)量問題。因硬度不均出現(xiàn)在個(gè)別鋅合金壓鑄整體或局部,探測度低,又會大幅削減產(chǎn)品的使用壽命,是關(guān)注度較高的熱處理質(zhì)量問題之一。
1.硬度不均的原因分析
(1)產(chǎn)品表面污染
滲碳淬火熱處理不僅對熱前表面潔凈度有要求,爐內(nèi)滲碳過程中表面也不能被污染。
熱前如有油污、銹蝕,會影響滲碳時(shí)碳的有效吸附。預(yù)氧化時(shí)油煙較多,不僅會粘附在產(chǎn)品表面、阻礙滲碳,還會影響爐內(nèi)滲碳?xì)夥盏姆€(wěn)定性。
滲碳過程中要預(yù)防碳黑聚集對滲碳均勻性的影響。除選擇合適滲碳溫度、碳勢外,還要考慮到爐內(nèi)各種意外,如溫度漂移、碳勢準(zhǔn)確度、氧探頭失控、流量失控、爐內(nèi)局部溫度低、滲碳原輔料不純等現(xiàn)象都會導(dǎo)致碳黑聚集。
(2)溫度、碳勢不均勻的影響
爐內(nèi)溫度不均勻?qū)τ捕炔痪绊戄^大,爐子的各種意外狀況都會影響到爐溫均勻性,如爐子密封性、中門故障、輻射管故障、料具卡殼等。
碳勢均勻性受到溫度不均勻、爐內(nèi)氣氛的循環(huán)、裝爐密度的影響。爐內(nèi)碳勢低的區(qū)域,滲碳能力下降,該區(qū)域很可能出現(xiàn)滲層淺、硬度低的問題。
(3)冷卻不足
淬火油冷卻性能、清潔度都會影響到淬火質(zhì)量。油攪拌器故障、不合適的裝爐方式都會對淬火冷卻產(chǎn)生影響,造成硬度不均問題。
2.解決措施
(1)避免鋅合金壓鑄表面污染
熱前不能有銹蝕、油污,清洗干凈后進(jìn)爐;采用熱前專用清洗機(jī),提高清洗效果;預(yù)氧化爐定期燒油煙,避免污染鋅合金壓鑄表面和滲碳?xì)夥铡?/p>
定期溫度校準(zhǔn)。原熱電偶只要求每年進(jìn)行一次檢定,因檢定允差大,周期長,會出現(xiàn)溫度雖然在檢定要求范圍內(nèi),但實(shí)際溫度已出現(xiàn)較大偏差。我公司現(xiàn)在采用高一級的熱電偶對主控溫進(jìn)行校準(zhǔn),保證了工藝溫度的準(zhǔn)確性。
增加對甲醇、丙烷等原輔料的質(zhì)量檢測,排除原輔料水分等雜質(zhì)對滲碳?xì)夥辗€(wěn)定性的影響。
定期進(jìn)行燒碳黑操作。在操作過程中,判斷碳黑聚集程度,同時(shí)分析碳黑異常的原因。
氧探頭故障判斷。
(2)保證溫度、碳勢均勻性
定期對爐溫進(jìn)行均勻性測試。
經(jīng)常檢查爐子密封性,尤其是中門密封情況;;定期檢測中門密封情況,保證爐溫均勻性要求。
零件從后室到前室淬火過程中,偶爾會發(fā)生動作暫?,F(xiàn)象,零件延遲入油。發(fā)生這類設(shè)備時(shí),使得爐門附近零件達(dá)不到淬火溫度,產(chǎn)生硬度不均的問題,不易察覺。現(xiàn)在要求零件淬火時(shí)必須有人觀察,關(guān)注設(shè)備動作情況和報(bào)警記錄。
當(dāng)輻射管出現(xiàn)短路、斷路故障時(shí),爐溫均勻性受很大影響,同時(shí)加快碳黑形成速度。除定期維護(hù)輻射管外,還要對每根輻射管的使用狀況進(jìn)行監(jiān)控。如輻射管出現(xiàn)故障,能做到及時(shí)更換,及時(shí)調(diào)整工藝。
裝爐尺寸不能超長、超寬、超高,不能選擇有裂紋料具,以防止進(jìn)出料卡殼。
碳勢不均勻性可以通過零件的滲碳均勻性進(jìn)行間接檢測。我們要求在工藝變更或設(shè)備大修后進(jìn)行滲碳均勻性檢測。
對裝爐方法、裝爐間隙進(jìn)行了規(guī)范,并定期檢測循環(huán)風(fēng)扇和馬弗板狀況,保證碳勢均勻性。
(3)保證淬火冷卻
定期檢測淬火油冷卻特性,保證其冷卻能力。
過濾淬火油中的碳黑、油泥等有害雜質(zhì),保證油品,穩(wěn)定淬火。
選擇的防滲碳涂料不能污染淬火油。
定期對油攪拌器故障進(jìn)行檢查,保證淬火充分冷卻。
3.結(jié)語
出現(xiàn)硬度不均問題的原因有很多,貫穿齒輪滲碳淬火整個(gè)過程。首先要通過金相手段分析問題發(fā)生在滲碳階段還是淬火階段,然后根據(jù)問題零件的爐內(nèi)分布、數(shù)量、形態(tài)等信息判斷大概屬于哪方面原因,最后排查設(shè)備狀態(tài)、過程控制等細(xì)節(jié),找出硬度不均的真正原因。