鉆模板熱處理變形控制

鎮(zhèn)江大力液壓馬達(dá)有限責(zé)任公司 （江蘇 212127） 寧云龍

液壓產(chǎn)品的油孔較多，大量的孔需要借助鉆模板在搖臂鉆床上加工，產(chǎn)品的精度直接受制于鉆模板各孔的精度。隨著用戶要求的不斷提高，模板的精度已經(jīng)不能滿足高端用戶的要求。圖1所示為我公司常用的BMP隔盤鉆模板（其余鉆模板皆與其類似），材料CrWMn，硬度59～63HRC。熱處理變形：各φ8.4mm孔對φ27mm孔的位置度變化由原最大0.08mm提高到最大0.03mm。

圖1 BMP隔盤鉆模板

1.原工藝及分析

原工藝流程為：圓鋼（退火態(tài)）下料→機械加工→淬火、回火→精磨兩平面。淬火、回火工藝使用的設(shè)備為天龍科技爐業(yè)生產(chǎn)的RM9多用爐生產(chǎn)線（裝載量為1000kg），而鉆模板每次加工數(shù)量較少，只有幾塊。為了節(jié)約成本，有時將其與尺寸相仿的后蓋產(chǎn)品（材料GCr15）拼爐生產(chǎn)，后蓋的熱處理工藝參數(shù)見圖2，金相組織見圖3a。有時用12kW的實驗箱式爐，工藝為835℃×30min淬火+200℃×120min回火，金相組織見圖3b。圖3a為粗大的針狀馬氏體過熱組織；圖3b中馬氏體針尚細(xì)小，但是有嚴(yán)重的帶狀組織，且伴有硫化物夾雜。

圖2 后蓋熱處理工藝參數(shù)

850℃作為淬火溫度，對于GCr15鋼的產(chǎn)品比較適合，而對于CrWMn鋼的產(chǎn)品有些偏高。過高的淬火溫度，使馬氏體針粗大，組織過熱，造成零件熱處理嚴(yán)重畸變，嚴(yán)重時發(fā)生開裂而報廢。降低淬火溫度，馬氏體針細(xì)小，但是嚴(yán)重的碳化物帶狀分布會使零件的變形呈方向性，加大零件的畸變。BMP隔盤鉆模板應(yīng)用上述兩種工藝后，位置度變化量皆在0.10mm以內(nèi)。

圖3 鉆模板的淬、回火組織

圖4 鉆模板熱處理工藝

2.改進(jìn)后工藝及分析

改進(jìn)后工藝流程為：下料→鍛造、退火→機械加工→預(yù)熱→淬火、回火→精磨兩平面。

鑒于發(fā)現(xiàn)原材料有硫化物夾雜，故增加夾雜物檢驗，以加強對原材料的控制。圓鋼下料后增加鍛造、退火工序，以消除帶狀組織。

由于鉆模板不適合用850℃淬火，故考慮單獨設(shè)計工藝，但仍使用多用爐。

調(diào)整機械加工，50塊以上作為一個批次處理。零件與料盤的重量仍然較輕，必須有一定的配重，不然在入主爐推拉料時易發(fā)生越位現(xiàn)象或換鉤故障。不足300kg部分用廢料湊，單件廢料不超過2kg，且擺放盡可能散開，以不影響加熱室的氣氛流通和淬火時的淬火油流動為宜。裝爐擺放時將原穿孔掛放改為平放。盤類零件穿孔掛放，在加熱及淬火過程皆無平面翹曲傾向，但是加熱時受自重的影響，淬火時零件各部位入油的不同時性，φ56mm、φ66mm分布圓有橢圓傾向。盤類零件平放入爐、淬火，分布圓無橢圓傾向，而有平面翹曲傾向，但是該件較厚，平面翹曲傾向不明顯。

熱處理工藝參數(shù)如圖4所示。增加400℃的預(yù)熱工序（使用高溫回火爐），以減小入主爐時的溫差，減小升溫時的熱應(yīng)力。與前工藝相比淬火溫度降低20℃，減小淬火時的熱應(yīng)力。由于裝爐量減少，保溫時間相應(yīng)縮短至45min，又進(jìn)一步減小了加熱時的變形。淬火油選南京科潤KR468C，且淬火時，將油槽兩側(cè)的攪拌器停止工作，使整爐料在靜止油中淬火（設(shè)定油溫100℃），油的冷卻速度減小，在保證淬火硬度的情況下減小了淬火的組織應(yīng)力與熱應(yīng)力。

BMP隔盤鉆模板應(yīng)用新工藝淬火硬度為63～64HRC，回火后為60～61HRC，所得到的金相組織見圖5，馬氏體針細(xì)小，組織良好。應(yīng)用Global Classic 07.10.07三坐標(biāo)測量機檢查熱處理前后對比變形數(shù)據(jù)見附表（零件編號為裝爐9點的位置），變形完全滿足要求。

圖5 鉆模板新工藝的淬火+回火組織 400×

φ8.4mm孔的位置度熱處理變形量 （mm）

3.結(jié)語

（1）原材料有硫化物夾雜、帶狀組織，淬火溫度過高，裝爐擺放不合理是造成鉆模板熱處理變形過大的主要原因。

（2）嚴(yán)格控制原材料的夾雜物，增加鍛造、退火工序，做好材料的預(yù)處理工作。

（3）設(shè)計鉆模板專用熱處理工藝，增加裝爐配重，零件裝爐改為平放，增加預(yù)熱工序，降低淬火溫度，縮短保溫時間，用靜止油淬火，減小了零件加熱的熱應(yīng)力與淬火的組織應(yīng)力，熱處理變形得到了有效控制。

（20121105）