長度為50m的燈飾彈簧的熱處理

摘要

本文介紹了用電阻燈飾彈簧加熱法對長度50m、外徑為ф60mm的扁鋼絲圓柱螺旋壓縮彈黃進(jìn)行熱處理時，選擇電加熱設(shè)備和確定工藝參數(shù)的基本計算公式，試驗結(jié)果表明這種方法能滿足彈簧熱處理要求，節(jié)約投資，簡單易行。

前言

對長度50m、外徑ф60mm的扁截面燈飾彈簧圓柱螺旋壓縮彈簧的熱處理是我們接受的一項外援任務(wù)。在國外，制造這種彈簧是使用油淬、回火后的鋼絲繞制成形然后經(jīng)低溫回火來消除繞制應(yīng)力。而在國內(nèi)，到目前為止還沒有生產(chǎn)此類扁截面彈簧的專業(yè)廠，因而對這種異形截面鋼絲大多數(shù)是用圓鋼絲軋制或拉拔燈飾彈簧而成，繞制成彈簧后再經(jīng)淬火和回火處理。顯然對這么長的彈簧進(jìn)行淬、回火處理困難很大。我們經(jīng)過調(diào)研分析和大量試驗，初步摸索了這種長彈簧的電阻法加熱淬火工藝燈飾彈簧，取得了比較滿意的結(jié)果。

一、 電阻法加熱工藝方案的確定和設(shè)備設(shè)計

根據(jù)這種彈簧較長的特點和技術(shù)要求，我燈飾彈簧們比較了以下三種工藝方案，即火焰淬火、高頻淬火和電阻加熱淬火，經(jīng)過分析對比認(rèn)為，雖然電阻加熱淬火方案也有一定的技術(shù)難點，但最大特點是加熱時不要求彈簧旋轉(zhuǎn)，不要噴射冷卻液的專業(yè)設(shè)備。所以，確定用電阻加熱淬火法進(jìn)行試驗。我們在熱學(xué)、電學(xué)的基礎(chǔ)燈飾彈簧上推導(dǎo)了溫度隨時變化的函數(shù)，依次推導(dǎo)出電阻加熱過程中電能轉(zhuǎn)換成熱能以及輻射熱的熱量隨時的變化規(guī)律，作為確定電阻加熱工件參數(shù)的參考依據(jù)。由于推導(dǎo)篇幅較長，不燈飾彈簧屬本文主要內(nèi)容范疇，故此從略，僅對設(shè)備選擇做一簡介。

二、 試驗設(shè)備與結(jié)果

1．試驗設(shè)備

試驗中采用的儀器設(shè)備有：（1）ZUDG—25燈飾彈簧3鹽浴爐變壓器一臺；（2）彈簧加熱淬火用絕緣固定裝置一套；（3）冷卻水槽一個；（4）WGG2—302光學(xué)高溫計一個IRT—1200型紅外測儀一個；秒表一只。

2．試驗的主要內(nèi)容

確定淬火加熱時間和回火時間，選擇淬火介燈飾彈簧質(zhì)和觀察金相組織。

3．試驗結(jié)果

（1） 淬火加熱時間的確定，根據(jù)電阻加熱是內(nèi)熱源加熱，溫度是時間的函數(shù)關(guān)系本試驗采用秒表，光學(xué)高溫計和紅外測溫儀分別測量燈飾彈簧在一定電參數(shù)下試件能達(dá)到不同溫度的連續(xù)加熱時間，以此確定淬火加熱時間。

（2） 回火時間的選擇，采用秒表和紅燈飾彈簧外測溫儀進(jìn)行測試，結(jié)果表明回火加熱時間在25—30S之間較為適宜。

（3） 淬火介質(zhì)的選擇，按照水、油聚乙烯醇三種淬火介質(zhì)分別進(jìn)行了試驗。從試驗結(jié)果來看，這三種淬火介質(zhì)都能滿足硬度和淬燈飾彈簧透性要求，但水淬的試件有明顯脆性，而油污染大，易著火。經(jīng)大量試驗比較，選用濃度為0.5%的聚乙烯醇淬火劑較為適宜。

（4） 金相組織，試驗結(jié)果表明：這類彈燈飾彈簧簧在電參數(shù)選取適宜，并能保證電參數(shù)穩(wěn)定的條件下，淬火加熱2min,溫度可達(dá)到860—880℃，得到極細(xì)的淬火組織，在1000倍光學(xué)顯微鏡下才能觀察到明顯的馬氏體針燈飾彈簧狀組織特征�；鼗鸸に嚍�380℃×28S，硬度可達(dá)到39—43HRC。金相組織為回火屈氏體+少量回火素氏體，未見明顯的脫碳層故具有良好的綜合機械性能。

三、 試驗結(jié)果分析

1.電阻法加熱具有較高的加熱速度，從而能使鋼在加熱時奧氏體晶粒得到細(xì)化，在加熱時間控制適當(dāng)時，一般不會出現(xiàn)過熱現(xiàn)象。油淬燈飾彈簧火硬度與加熱時間之間關(guān)系得知：雖然在電參數(shù)穩(wěn)定條件下，加熱1.5min就能達(dá)到硬度要求，但考慮到繞制時，彈簧圈內(nèi)側(cè)較外側(cè)厚這個因素，因此將加熱時間延長2min較為適宜。

2．就電阻法加熱來說,時間對溫度的敏感性燈飾彈簧很大，因此要求材質(zhì)和截面尺寸可能達(dá)到均勻一致。從整體看，電阻法加熱速度快，時間控制適當(dāng)不會造成過熱現(xiàn)象�？墒钱�(dāng)工作截面明顯變化時，有可能造成局部溫度過高燈飾彈簧，重則過燒甚至熔斷，所以在使用電阻法加熱設(shè)備加熱工件時，特別是處理這類異形截面彈簧時，要預(yù)備一臺空氣壓縮機進(jìn)行局部降溫，減小溫差；同時在加熱前必須除去工燈飾彈簧件表層的銹蝕，防止電加熱接觸不良，產(chǎn)生電火花燒傷工件。

3．本試驗選用聚乙烯醇火劑，能滿足彈簧燈飾彈簧淬火硬度要求，減小了變形和開列現(xiàn)象這類介質(zhì)冷卻速度可介于水和油之間，從而燈飾彈簧可大大減小奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的熱應(yīng)力和相變應(yīng)力，減小工件的變形和開裂現(xiàn)象。