王琳琳

（齊重?cái)?shù)控裝備股份有限公司，黑龍江 齊齊哈爾161005）

1 概述

由于近幾年來(lái)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)重型臥車主軸頂尖在生產(chǎn)過(guò)程中頻繁出現(xiàn)淬火裂、淬不上硬度以及售后研傷、碎裂等問(wèn)題，為解決此項(xiàng)質(zhì)量問(wèn)題，我們進(jìn)行了法蘭式頂尖專項(xiàng)質(zhì)量跟蹤分析、制定了相應(yīng)的改進(jìn)措施。

2 現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量跟蹤及缺陷原因分析總結(jié)

由于近年生產(chǎn)任務(wù)的增產(chǎn)，內(nèi)鍛產(chǎn)能不能滿足生產(chǎn)需要，加上9Cr2Mo原材料緊缺以及齊重?cái)?shù)控鍛錘噸位限制，因此主軸頂尖毛坯鍛件均為外采購(gòu)件。在這期間頂尖缺陷陡增，為查找原因，我們?cè)黾恿藱z驗(yàn)措施：對(duì)外鍛頂尖取料化驗(yàn)、加工前探傷，經(jīng)對(duì)200件同批次外鍛頂尖料30%的抽檢，4件目視裂紋，33件頂尖料成分不合格，對(duì)12件成分合格的頂尖探傷，有9件存在φ4以上當(dāng)量缺陷，66件抽檢中有49件坯料不合格、有6件淬火硬度低、達(dá)不到HRC56，總計(jì)55件抽檢料中發(fā)現(xiàn)質(zhì)量缺陷，抽檢不合格率83.33%；為此200件外鍛件被判定不合格打廢。

經(jīng)過(guò)跟蹤、分析缺陷產(chǎn)生的原因主要集中在鍛造坯料、鍛造過(guò)程、淬火熱處理工序，而其中外鍛毛坯缺陷以及內(nèi)鍛毛坯鋼錠缺陷是導(dǎo)致頂尖質(zhì)量及熱處理缺陷的主要原因。集中體現(xiàn)在：一、頂尖淬火硬度低、達(dá)不到HRC61；二、淬火裂紋且發(fā)生在法蘭螺釘孔處；三、鍛造破網(wǎng)不充分，網(wǎng)狀碳化物超標(biāo)以及裂紋。

3 原材料生產(chǎn)試驗(yàn)對(duì)比

為確保頂尖的生產(chǎn)周期和質(zhì)量，依據(jù)跟蹤分析結(jié)果，我們準(zhǔn)備從生產(chǎn)源頭——原材料的選材和質(zhì)量進(jìn)行控制，進(jìn)行了GCr15SiMo和9Cr2Mo原材料生產(chǎn)試驗(yàn)、比對(duì)。具體試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表1：

根據(jù)試驗(yàn)比對(duì)和加工檢驗(yàn)結(jié)果，我們選用了GCr15SiMo內(nèi)鍛方案并完善了工藝手段。

4 質(zhì)量措施

針對(duì)跟蹤分析的頂尖產(chǎn)生的缺陷原因，在控制原材料質(zhì)量的基礎(chǔ)上，采取以下特殊過(guò)程質(zhì)量措施：

4.1 鍛造質(zhì)量措施：

（1）、在外鍛合格證齊全的情況下，進(jìn)行坯料化驗(yàn)，確保選用化學(xué)成分合格的鍛料和鋼坯。

（2）緩慢加熱、溫度不能過(guò)高、時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，防止過(guò)熱、過(guò)燒，實(shí)行“三段加熱法”，始鍛溫度 GCr15SiMo為 1080℃、9Cr2Mo為1150℃，終鍛溫度GCr15SiMo為800℃、9Cr2Mo為850℃。

（3）反復(fù)多次鐓拔，保證適宜的鍛造比，鐓粗的鍛造比不小于3、拔長(zhǎng)的鍛造比不小于4。每次鐓粗要避免縱彎和軸心偏斜，拔長(zhǎng)應(yīng)力求均勻變形，使每次打擊時(shí)送進(jìn)量控制在砧寬的0.6-0.8范圍內(nèi)，做到“輕打快翻”。 堅(jiān)決避免在同一部位反復(fù)錘擊、防止錘擊能量變成熱能使金屬局部升溫、過(guò)熱引起開(kāi)裂。

（4）采取“輕-重-輕”的操作法，坯料溫度在始鍛溫度和接近終鍛溫度時(shí)都要輕擊，中間階段可以適當(dāng)重?fù)簟?/p>

（5）如果鍛件溫度降到GCr15SiMo為800-900℃、9Cr2Mo降到900-950℃范圍內(nèi)還沒(méi)有達(dá)到鍛造的要求時(shí)，應(yīng)馬上將鍛件放入高溫爐重新加熱。

表1 1：4法蘭頂尖試驗(yàn)比對(duì)

（6）鍛造后緩慢冷卻，置于500-600℃左右的爐內(nèi)保溫1-2小時(shí)，隨爐冷卻，或在200℃左右的沙坑或爐渣中緩冷。

（7）鍛造過(guò)程中要防止水等冷卻介質(zhì)噴濺到鍛件上，以免引起局部開(kāi)裂。

4.2 熱處理質(zhì)量措施：

（1）對(duì)直徑160以上的頂尖進(jìn)行正火、球化退火和淬火都采取“三段加熱”階梯升溫法，保證加熱保溫時(shí)間。

（2）對(duì)直徑160以下的頂尖球化退火分二段進(jìn)行，加熱至780-800℃，保溫，爐冷至680-700℃，保溫5-7小時(shí)，爐冷至500℃以下再出爐空冷。

（3）緩慢加熱、加熱溫度不能過(guò)高、時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，防止過(guò)熱和過(guò)燒。

（4）用廂式爐加熱時(shí)應(yīng)放鐵末或石墨粉防止氧化，用滲碳爐加熱時(shí)可滴煤油防止氧化脫碳，適當(dāng)延長(zhǎng)保溫時(shí)間。

（5）冷卻采取油冷方式，為保證淬火硬度，淬火前先將淬火油進(jìn)行預(yù)熱至60-70℃，提供冷卻能力。冷卻至150℃時(shí)左右出油，及時(shí)回火。避免從冷卻介質(zhì)中出油過(guò)早而促使硬度降低。

（6）法蘭沉孔處淬火應(yīng)力大，該處極易開(kāi)裂，應(yīng)減慢沉孔處的冷卻速度，安裝專用淬火保護(hù)套工裝及填充耐火粘土進(jìn)行防護(hù)，減慢沉孔處的冷卻速度，保證頂尖尖部硬度達(dá)HRC60～62、沉孔處硬度達(dá)HRC54～55。

（7）為提高硬度、防止法蘭處開(kāi)裂，對(duì)200以上的頂尖采取尖部、1：4錐部、法蘭部分級(jí)淬火。

（8）采取淬火后回火處理，以便消除淬火應(yīng)力、穩(wěn)定馬氏體組織。

（9）二次淬火前必須進(jìn)行退火、消除前次淬火應(yīng)力及過(guò)熱傾向，防止淬火開(kāi)裂。盡量避免多次淬火，多次淬火加熱引起表面脫碳，會(huì)促使淬火開(kāi)裂。

（10）每序熱處理后必須按檢驗(yàn)要求檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行下道工序。檢驗(yàn)要求：球化退火后網(wǎng)狀碳化物小于3級(jí)、珠光體2～5級(jí)，淬火后硬度尖部和1：4錐部達(dá)HRC60～62，法蘭處硬度達(dá)HRC53～55。

4.3 磨削加工：

（1）保證充足的冷卻措施，要隨著磨削隨著給冷卻液，以傳散絕大部分磨削熱量。避免磨削過(guò)程中突然給冷卻，防止發(fā)生磨削高溫加冷卻的淬火反應(yīng)而產(chǎn)生的加工硬化現(xiàn)象。

（2）合理選用磨削用量，減小進(jìn)給量，小上刀，避免瞬間高溫使工件表面燒傷。

（3）減小磨削熱的產(chǎn)生，避免工件磨削表面產(chǎn)生殘余應(yīng)力，磨削深度控制在0.02mm以內(nèi)，精磨時(shí)控制在0.01mm,更要防止在磨削中突然加大磨削深度。

（4）及時(shí)修整砂輪，既要保證砂輪的鋒利，又要保證砂輪的及時(shí)脫粒。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的質(zhì)量跟蹤分析，重新選材比對(duì)試驗(yàn)，將9Cr2Mo材質(zhì)改為內(nèi)鍛GCr15SiMo，實(shí)施各工序質(zhì)量措施和檢驗(yàn)把關(guān)，法蘭頂尖的質(zhì)量得到了明顯提高，裂紋缺陷得到了控制。

[1]安運(yùn)錚.熱處理工藝學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1984.