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楼主: changxl

[求助] 45#调质组织分析

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签到天数: 497 天

[LV.9]以坛为家II

 楼主| 发表于 2017-8-15 20:48:28 | 显示全部楼层
北京中仪天信科技有限公司
cnszgong 发表于 2017-8-10 21:55
45钢的交货技术要求可以参考《GBT 699-2015 优质碳素结构钢 》,至于直径180的45钢能得到5mm左右的索氏体, ...

了解了下现场工艺,轴的加工流程:下料-粗车-调质-精车-转子套轴(热套)-粗磨-振动时效-半精磨-精磨-检验轴全跳动-退磁-动平衡

整个轴长1946,下料粗车后有多个台阶,最大直径175,最小直径55. 调质处理后最大变形量约4mm,所以粗车毛坯为后续的机加工预留了4mm(单边)的加工余量,导致调质得到的索氏体层(约5mm)被后续的机加工全部去除。

调质工艺:井式加热炉升温至840℃,放入主轴(4根)待温度升至840℃,保温3小时。保温时间到后,将主轴吊出开始淬火,淬火方式:轴(2根)吊出至盐水池用时46S,(后续的测试发现最后入水的最小径处温度降至600-650℃)(盐水温度≤40℃,浓度5-15%)垂直淬入水中用时16S(轴长2300),保持10-15min出水,待轴表面水蒸发完立即回火。回火:回火炉预先升温至520℃,垂直放入淬火后主轴,保温3-3.5小时。回火完毕,将主轴从回火炉吊出,空冷至室温。

查找动平衡后跳动测试记录,发现最小径处跳动最大。观察现场操作发现,为了便于吊装,在端部最小径处焊接了一个吊装环,调质后用同样的焊接融化方式将焊接环去除。推测是焊接位置局部高温加热引起了应力集中导致跳动增大。

进一步了解到,此轴的跳动问题一直存在,客户以往关注的是跳动的平均值,现在改了标准,开始关注最大值,所以就出现了跳动超差问题。

现场还发现,轴加热出炉后表面立即生成一层氧化膜,淬入水中后一部分氧化膜脱落,一部分紧抱在轴表面,导致冷却不均,后续的硬度测试也不均匀。

根据以上情况,龚工有没有一些改善建议?
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[LV.6]常住居民II

发表于 2017-8-16 12:40:36 | 显示全部楼层
那你们感应淬火后一样要回火处理,成本还是不低。要是其他产品没有调质处理的话就比你们的产品还要满足客户要求,那么你有没有想过可能不是组织原因。会不会是其他原因。比如说淬火应力回火没有完全消除!
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[LV.9]以坛为家II

 楼主| 发表于 2017-8-16 13:35:36 | 显示全部楼层
wkee 发表于 2017-8-16 12:40
那你们感应淬火后一样要回火处理,成本还是不低。要是其他产品没有调质处理的话就比你们的产品还要满足客户 ...

热处理工艺不是感应淬火,是调质,淬火+高温回火。整个流程下来得到的成品轴组织是珠光体+铁素体,硬度比来料状态稍高一点,基本变化不大。
目前推测可能原因:
1. 毛坯轴各台阶处直径相差比较大,55-175,热处理容易引起大的内部应力。
2. 轴出炉后表面生成一层氧化皮,入水后氧化皮不同程度的脱落导致各部分冷却不均。
3. 轴出炉到入水时间较长,不能保证轴的入水温度。粗测轴小头端入水温度600-650℃(表面氧化皮处测量,存在一定误差)。
4. 盐水池是通过外面的冷却塔循环冷却,未进行搅拌,淬火时轴基本不移动,也可能是导致冷却不均的一个因素。
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[LV.9]以坛为家II

发表于 2017-8-17 00:07:06 | 显示全部楼层
正像楼上几位说的,采用淬透性更好的材料可能更合适一点, 但是从目前的情况看来采用45钢\40Cr\42CrMo\40CrMnMo甚至40CrNiMo材料轴的跳动问题也是一直存在.
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[LV.9]以坛为家II

发表于 2017-8-17 00:30:05 | 显示全部楼层
轴的加工流程:下料-粗车-调质-精车-转子套轴(热套)-粗磨-振动时效-半精磨-精磨-检验轴全跳动-退磁-动平衡
这其中怎么没有校直这个工序?
最小径处跳动最大,但是目前也只能使用那个位置做吊挂使用. 当然是否使用焊接还是其他形式这个可以更改的.
调质-校直--精车,在精车环节,零件在车床上应该使用"车床中心架",减小最小直径位置的受力. 另外零件精车完成后, 在后面所有的加工工序环节转换运输过程中,最小直径位置不能(横向)受力,也就是说吊装带不能固定在那个位置使之承重受力.
至于轴加热出炉后表面立即生成一层氧化膜,我觉得这不是问题,淬火介质上盐水,零件一进入,氧化膜就会爆裂的.
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[LV.7]常住居民III

发表于 2017-8-17 05:15:53 | 显示全部楼层
不是调质组织有什么好讨论的,先把组织搞对再说吧。前面的讨论都白费了                                            
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[LV.6]常住居民II

发表于 2017-8-17 08:28:48 | 显示全部楼层
changxl 发表于 2017-8-15 20:48
了解了下现场工艺,轴的加工流程:下料-粗车-调质-精车-转子套轴(热套)-粗磨-振动时效-半精磨-精磨-检 ...

有氧化皮是肯定的,不是真空加热没有保护气体没有氧化皮才怪。入水的时间是有点晚,不过这也没办。这种材料,这种尺寸,你们能表面有层回火索氏体就不错了。振动时效你们一般多久?还有你们回火时间是不是太短了。应力能完全消除吗?建议回火时间要延长。
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[LV.9]以坛为家II

 楼主| 发表于 2017-8-17 12:29:43 | 显示全部楼层
wkee 发表于 2017-8-17 08:28
有氧化皮是肯定的,不是真空加热没有保护气体没有氧化皮才怪。入水的时间是有点晚,不过这也没办。这种材 ...

振动时效做七到八次,对比前后的跳动值差值小于0.001为止。目前回火温度520,保温3小时。如果延长回火时间,建议延长多少?
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[LV.9]以坛为家II

 楼主| 发表于 2017-8-17 12:32:20 | 显示全部楼层
cnszgong 发表于 2017-8-17 00:30
轴的加工流程:下料-粗车-调质-精车-转子套轴(热套)-粗磨-振动时效-半精磨-精磨-检验轴全跳动-退磁-动平 ...

对校直不太了解。校直需要专门的设备吗?这款轴如果校直应该选择哪种校直?冷校直?
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[LV.9]以坛为家II

发表于 2017-8-17 13:48:57 | 显示全部楼层
changxl 发表于 2017-8-17 12:32
对校直不太了解。校直需要专门的设备吗?这款轴如果校直应该选择哪种校直?冷校直?

调质后-冷校直--然后精车
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[LV.6]常住居民II

发表于 2017-8-17 13:52:44 | 显示全部楼层
changxl 发表于 2017-8-17 12:29
振动时效做七到八次,对比前后的跳动值差值小于0.001为止。目前回火温度520,保温3小时。如果延长回火时 ...

回火5到6个小时,还有焊接环不要用焊接融化去除,用锯床剧掉
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[LV.9]以坛为家II

发表于 2017-8-17 15:56:07 | 显示全部楼层
changxl 发表于 2017-8-17 12:32
对校直不太了解。校直需要专门的设备吗?这款轴如果校直应该选择哪种校直?冷校直?

长度接近2米,直径55~180的台阶轴零件、调质后最好做校直。虽然可能零件整个的弯曲量小于加工余量(单边)4mm、后期的机加工还是能加工出来的。这样的零件如果调质后直接拿去精车,那么轴表面的调质硬化层在精车时会有一部分完全车去,而有一部分位置会“完整”保留调质硬化层的。也就是说零件表面的调质硬化层分布不均匀。对于长度接近2米,直径55~180的台阶轴零件,调质后校直规定整个轴的弯曲量小于2mm我觉得是合适的。
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[LV.9]以坛为家II

发表于 2017-8-17 16:06:31 | 显示全部楼层
本帖最后由 cnszgong 于 2017-8-17 16:33 编辑

台阶轴在调质完成后上机床精车的装夹方式也很重要,假设零件粗车---调质---校直----精车。如果零件像这种图片那样装夹那零件最小径的根部位置也会弯曲的,少了一个中心支架。

零件在制造过程的流转时,也要尽力避免零件处于这样的受力环境。

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[LV.9]以坛为家II

 楼主| 发表于 2017-8-18 08:59:40 | 显示全部楼层
cnszgong 发表于 2017-8-17 16:06
台阶轴在调质完成后上机床精车的装夹方式也很重要,假设零件粗车---调质---校直----精车。如果零件像这种图 ...

图文并茂,讲解很详细,非常感谢龚工。还有一个问题想请教,有没有相应的规范规定碳钢和合金钢的淬透性范围?跟供应商沟通,他们可以提高45钢的Cr含量至上限来提高淬透性。
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[LV.9]以坛为家II

 楼主| 发表于 2017-8-18 09:00:28 | 显示全部楼层
wkee 发表于 2017-8-17 13:52
回火5到6个小时,还有焊接环不要用焊接融化去除,用锯床剧掉

好的,可以做一下工艺试验看看效果。谢谢。
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[LV.9]以坛为家II

发表于 2017-8-18 12:14:50 | 显示全部楼层
调质处理是失败的,3个试样的组织都不对。
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[LV.9]以坛为家II

发表于 2017-8-18 16:14:21 | 显示全部楼层
本帖最后由 cnszgong 于 2017-8-18 16:21 编辑
changxl 发表于 2017-8-18 08:59
图文并茂,讲解很详细,非常感谢龚工。还有一个问题想请教,有没有相应的规范规定碳钢和合金钢的淬透性范 ...


有《保证淬透性结构钢》标准,GB/T 5216 标准。
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[LV.7]常住居民III

发表于 2017-8-19 03:45:58 | 显示全部楼层
wkee 发表于 2017-8-17 08:28
有氧化皮是肯定的,不是真空加热没有保护气体没有氧化皮才怪。入水的时间是有点晚,不过这也没办。这种材 ...

铁素体珠光体组织,延长回火时间没有用。下图才是45钢调质组织

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[LV.7]常住居民III

发表于 2017-8-19 03:47:40 | 显示全部楼层
changxl 发表于 2017-8-17 12:29
振动时效做七到八次,对比前后的跳动值差值小于0.001为止。目前回火温度520,保温3小时。如果延长回火时 ...

铁素体珠光体组织,延长回火时间没有用。下图才是45钢调质组织。

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[LV.7]常住居民III

发表于 2017-8-19 03:50:15 | 显示全部楼层
wkee 发表于 2017-8-17 13:52
回火5到6个小时,还有焊接环不要用焊接融化去除,用锯床剧掉

铁素体珠光体组织,回火5-6小时也没有用。下图才是45钢调质组织。

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