法兰顶尖质量缺陷及应对措施

摘 要：本文对卧车主轴法兰式顶尖表面缺陷从材质、锻造、热处理、加工等方面进行了质量分析，并根据质量跟踪总结了生产过程中产生质量问题的原因，从而给出了有效的质量改进措施。

关键词：顶尖；质量；缺陷；措施

中图分类号：G74 文献标识码：A

1概述

由于近几年来，生产现场重型卧车主轴顶尖在生产过程中频繁出现淬火裂、淬不上硬度以及售后研伤、碎裂等问题，为解决此项质量问题，我们进行了法兰式顶尖专项质量跟踪分析、制定了相应的改进措施。

2现场质量跟踪及缺陷原因分析总结

由于近年生产任务的增产，内锻产能不能满足生产需要，加上9Cr2Mo原材料紧缺以及齐重数控锻锤吨位限制，因此主轴顶尖毛坯锻件均为外采购件。在这期间顶尖缺陷陡增，为查找原因，我们增加了检验措施：对外锻顶尖取料化验、加工前探伤，经对200件同批次外锻顶尖料30%的抽检，4件目视裂纹，33件顶尖料成分不合格，对12件成分合格的顶尖探伤，有9件存在φ4以上当量缺陷，66件抽检中有49件坯料不合格、有6件淬火硬度低、达不到HRC56，总计55件抽检料中发现质量缺陷，抽检不合格率83.33%；为此200件外锻件被判定不合格打废。

经过跟踪、分析缺陷产生的原因主要集中在锻造坯料、锻造过程、淬火热处理工序，而其中外锻毛坯缺陷以及内锻毛坯钢锭缺陷是导致顶尖质量及热处理缺陷的主要原因。集中体现在：一、顶尖淬火硬度低、达不到HRC61；二、淬火裂纹且发生在法兰螺钉孔处；三、锻造破网不充分，网状碳化物超标以及裂纹。

3原材料生产试验对比

为确保顶尖的生产周期和质量，依据跟踪分析结果，我们准备从生产源头——原材料的选材和质量进行控制，进行了GCr15SiMo和9Cr2Mo原材料生产试验、比对。具体试验结果统计如表1：

根据试验比对和加工检验结果，我们选用了GCr15SiMo内锻方案并完善了工艺手段。

4质量措施

针对跟踪分析的顶尖产生的缺陷原因，在控制原材料质量的基础上，采取以下特殊过程质量措施：

4.1锻造质量措施：

（1）、在外锻合格证齐全的情况下，进行坯料化验，确保选用化学成分合格的锻料和钢坯。

（2）缓慢加热、温度不能过高、时间不能过长，防止过热、过烧，实行“三段加热法”，始锻温度GCr15SiMo为1080℃、9Cr2Mo为1150℃，终锻温度GCr15SiMo为800℃、9Cr2Mo为850℃。

（3）反复多次镦拔，保证适宜的锻造比，镦粗的锻造比不小于3、拔长的锻造比不小于4。每次镦粗要避免纵弯和轴心偏斜，拔长应力求均匀变形，使每次打击时送进量控制在砧宽的0.6-0.8范围内，做到“轻打快翻”。 坚决避免在同一部位反复锤击、防止锤击能量变成热能使金属局部升温、过热引起开裂。

（4）采取“轻-重-轻”的操作法，坯料温度在始锻温度和接近终锻温度时都要轻击，中间阶段可以适当重击。

（5）如果锻件温度降到GCr15SiMo为800-900℃、9Cr2Mo降到900-950℃范围内还没有达到锻造的要求时，应马上将锻件放入高温炉重新加热。

（6）锻造后缓慢冷却，置于500-600℃左右的炉内保温1-2小时，随炉冷却，或在200℃左右的沙坑或炉渣中缓冷。

（7）锻造过程中要防止水等冷却介质喷溅到锻件上，以免引起局部开裂。

4.2热处理质量措施：

（1）对直径160以上的顶尖进行正火、球化退火和淬火都采取“三段加热”阶梯升温法，保证加热保温时间。

（2）对直径160以下的顶尖球化退火分二段进行，加热至780-800℃，保温，炉冷至680-700℃，保温5-7小时，炉冷至500℃以下再出炉空冷。

（3）缓慢加热、加热温度不能过高、时间不能过长，防止过热和过烧。

（4）用厢式炉加热时应放铁末或石墨粉防止氧化，用渗碳炉加热时可滴煤油防止氧化脱碳，适当延长保温时间。

（5）冷却采取油冷方式，为保证淬火硬度，淬火前先将淬火油进行预热至60-70℃，提供冷却能力。冷却至150℃时左右出油，及时回火。避免从冷却介质中出油过早而促使硬度降低。

（6）法兰沉孔处淬火应力大，该处极易开裂，应减慢沉孔处的冷却速度，安装专用淬火保护套工装及填充耐火粘土进行防护，减慢沉孔处的冷却速度，保证顶尖尖部硬度达HRC60～62、沉孔处硬度达HRC54～55。

（7）为提高硬度、防止法兰处开裂，对200以上的顶尖采取尖部、1：4锥部、法兰部分级淬火。

（8）采取淬火后回火处理，以便消除淬火应力、稳定马氏体组织。

（9）二次淬火前必须进行退火、消除前次淬火应力及过热倾向，防止淬火开裂。尽量避免多次淬火，多次淬火加热引起表面脱碳，会促使淬火开裂。

（10）每序热处理后必须按检验要求检验，检验合格后方可进行下道工序。检验要求：球化退火后网状碳化物小于3级、珠光体2～5级，淬火后硬度尖部和1：4锥部达HRC60～62，法兰处硬度达HRC53～55。

4.3磨削加工：

（1）保证充足的冷却措施，要随着磨削随着给冷却液，以传散绝大部分磨削热量。避免磨削过程中突然给冷却，防止发生磨削高温加冷却的淬火反应而产生的加工硬化现象。

（2）合理选用磨削用量，减小进给量，小上刀，避免瞬间高温使工件表面烧伤。

（3）减小磨削热的产生，避免工件磨削表面产生残余应力，磨削深度控制在0.02mm以内，精磨时控制在0.01mm，更要防止在磨削中突然加大磨削深度。

（4）及时修整砂轮，既要保证砂轮的锋利，又要保证砂轮的及时脱粒。

结语

通过各生产环节的质量跟踪分析，重新选材比对试验，将9Cr2Mo材质改为内锻GCr15SiMo，实施各工序质量措施和检验把关，法兰顶尖的质量得到了明显提高，裂纹缺陷得到了控制。

参考文献

[1]安运铮.热处理工艺学[M].北京：机械工业出版社，1984.