鋼卷運輸線是鋼板軋制生產(chǎn)線中不可缺少的重要設備,滾輪是鋼卷運輸線上的重要零件,一般整套設備中需配備1000~3000個滾輪,設備運行過程中滾輪也是易磨損件,其為主要的設備備件之一,由此可見滾輪的產(chǎn)品質(zhì)量直接影響到設備的使用周期。
1.滾輪技術(shù)要求
滾輪產(chǎn)品圖樣及技術(shù)要求:材料為42CrMo,調(diào)質(zhì)處理,250~280HBW;“—· —”處表面硬化,50~56HRC,深度3~4m
根據(jù)產(chǎn)品圖樣及技術(shù)要求,滾輪表面淬火采用中頻或超音頻設備均可,由于企業(yè)現(xiàn)有主要設備為超音頻設備,超音頻加熱工作頻率為30~40kHz,加熱深度2.5~3mm,靠傳導傳熱可達到3.5~6mm,可以滿足零件表面淬火的技術(shù)要求。
2.初期問題
生產(chǎn)初期,由于生產(chǎn)工期緊,表面淬火采用最簡易的環(huán)形感應器,實施自噴連續(xù)加熱淬火,回火采取爐內(nèi)回火,經(jīng)試生產(chǎn)檢驗發(fā)現(xiàn),臺階面淬硬寬度16mm內(nèi)和圓柱面端面處硬度不足,個別零件端面處存在裂紋。
經(jīng)分析認為是由于環(huán)形感應器的環(huán)狀效應,導致臺階面無法實現(xiàn)大面積加熱淬火,造成臺階面淬火硬度不足(見圖2)。同時,感應器在圓柱面端面尖角處的加熱時間和終至位置不易控制,加熱時間長或感應器超過端面,易產(chǎn)生過熱和淬火裂紋,加熱時間短或讓開尖角加熱,又易產(chǎn)生淬火不足,試驗證明環(huán)形感應自噴連續(xù)加熱淬火無法滿足產(chǎn)品的技術(shù)性能要求。
3.圓柱面淬火裂紋及原因分析
重新制定表面淬火方案,如圖3所示。采用單回路感應器,附置U型導磁體,感應器形狀與淬火表面仿形,實施自噴連續(xù)加熱淬火,滾輪采用銑床分度頭裝夾和旋轉(zhuǎn),回火仍然采用爐內(nèi)回火,經(jīng)試生產(chǎn)檢驗硬度、MT、HA均合格。
經(jīng)兩周時間的小批量生產(chǎn),共計生產(chǎn)9批550件,硬度100%合格,但著色探傷發(fā)現(xiàn)64件圓柱面有裂紋,不合格品率達11.6%,經(jīng)仔細觀察發(fā)現(xiàn),裂紋分兩種情況,如圖4所示,圖4a裂紋情況比較多,占總數(shù)的84%,通過現(xiàn)場觀察操作過程發(fā)現(xiàn),裂紋產(chǎn)生原因是由于連續(xù)淬火起步時停頓時間較長、溫度過高,產(chǎn)生組織過熱或過燒,淬火后產(chǎn)生裂紋。圖4b裂紋情況主要產(chǎn)生原因是由于連續(xù)淬火時首尾搭接造成二次淬火,兩次淬火應力疊加,又不易短時間內(nèi)得到松弛和釋放,導致出現(xiàn)嚴重的縱向裂紋。
4.改進措施及效果
通過原因分析和試驗,制定了改進措施,并與產(chǎn)品設計人員和客戶溝通,允許連續(xù)淬火搭接處存在非硬化區(qū),并對感應淬火操作實施嚴格控制。主要控制措施:
(1)利用分度頭和作標記的方法控制感應加熱起始淬火位置,嚴禁產(chǎn)生二次淬火區(qū),并控制非硬化區(qū)尺寸在5~8mm范圍內(nèi),硬度≥32HRC,確保產(chǎn)品使用性能。
(2)操作時采取雙人操作,一邊緩慢旋轉(zhuǎn)零件一邊送電加熱,控制起步停留時間,避免組織過熱或過燒而產(chǎn)生的裂紋。
采取改進和控制措施后,試生產(chǎn)兩周后交驗滾輪10批850件,硬度、MT、HA檢驗合格率均達100%。滾輪單件加工費約500元,年生產(chǎn)量上萬件,通過提高表面淬火合格率可減少質(zhì)量損失、節(jié)約成本。
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