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彈簧閥片熱處理工藝論文范文

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彈簧閥片熱處理工藝論文

1實驗方法

實驗用閥片材料為65Mn鋼,其成分為:0.69C,0.22Si,1Mn,0.024P,0.013S,0.06Cr,0.02Ni,0.09Cu。閥片的結(jié)構(gòu)如圖1所示,該閥片經(jīng)過一次沖壓成型,閥片的厚度為0.4mm。生產(chǎn)中要求熱處理后閥片的全部表面光滑平整,且圖1中箭頭A所指的平面平行于箭頭B所指的平面,圖中C位置是個凹槽,設(shè)計模具時要躲開此凹槽。根據(jù)風(fēng)扇離合器散熱系統(tǒng)的使用要求,閥片還要保證具有足夠的彈性和硬度,尤其是圖1中D箭頭所指的接口處要有很好的彈性。這就要求閥片必須經(jīng)淬火加回火處理,且熱處理后的組織為回火屈氏體和回火索氏體,硬度要求HRC48-53。圖1彈簧閥片示意圖首先根據(jù)閥片的形狀設(shè)計并制作防止閥片變形的熱處理模具。根據(jù)閥片形狀和使用性能要求,設(shè)計圖2所示的模具,模具由上模和下模構(gòu)成。模具材料選擇45鋼,模具厚度為10mm,表面光滑度為6.4。根據(jù)閥片的尺寸,該模具的設(shè)計躲開了圖1中箭頭C所指的凹槽。模具的中心通過Φ8mm的螺栓把上模和下模夾緊。模具對稱角的部位用兩個Φ5mm的螺栓固定,保證閥片與夾具之間貼合緊密。然后對超薄閥片進行不同預(yù)緊力、模具厚度、回火溫度的熱處理矯正變形實驗。淬火工藝是在880℃保溫1min后迅速淬入機油中。回火工藝曲線如圖3所示,分別在380℃、400℃和430℃保溫1.5h后空冷。回火時把閥片放入模具中,將閥片和模具一起放入爐子中保溫。

保溫1h后,取出模具和閥片放到工作臺上,快速擰緊螺栓,再放到爐子中保溫0.5h。根據(jù)閥片的變形程度、金相組織和硬度值,最后確定最優(yōu)熱處理參數(shù)。為了檢測閥片的變形量和變形角度,將淬火和回火后的變形件垂直于桌面放置,如圖4所示。刻度尺水平放置于桌面并與彈簧片成90°角,用相機拍攝,利用Photoshop軟件在A面上做一條水平的直線,再通過B點和變形量最大的C點做兩條平行于A面的直線,測量B點和C點的水平距離以及A面與B面的角度。測量熱處理后閥片的硬度,制備金相試樣,采用硝酸酒精侵蝕并觀察組織。

2實驗結(jié)果

根據(jù)擰入螺絲的扣數(shù)調(diào)整預(yù)緊力的大小,擰入越多,施加的預(yù)緊力越大。通過調(diào)整第一階段回火后擰入螺絲的扣數(shù)來研究預(yù)緊力對閥片變形校正程度的影響,結(jié)果如圖5所示。圖5不同預(yù)緊力下回火件效果圖1號:一扣螺絲2號:二扣螺絲3號:三扣螺絲閥片裝夾模具時,擰緊程度對淬火變形有一定的影響。擰緊一扣螺絲,閥片變形量為0.35mm。擰緊二扣螺絲,變形量為0.3mm。擰緊三扣螺絲時,變形量為0.25mm。可見在第二階段回火前擰入螺絲時,隨著螺絲擰緊程度的增加,閥片的變形量變小。

調(diào)整模具厚度為5mm和10mm,研究模具厚度對回火校正效果的影響,結(jié)果如圖6所示。測量A面和B面的角度發(fā)現(xiàn),380℃回火時,模具厚度對變形角度影響不大。當回火溫度為400℃時,模具越厚,變形角度越小,但不管模具厚度是5mm還是10mm,A面和B面的角度均小于0.5°,說明兩平面基本平行。測量閥片整個表面的變形量,結(jié)果發(fā)現(xiàn),模具越厚,A面的變形量越小,但兩個厚度的模具校正后,閥片變形量均小于0.5mm,基本保持平整。為了防止模具因高溫變形,選擇模具的厚度為10mm。回火溫度為380℃、400℃、430℃時閥片的金相組織如圖7所示。可以看出,三種回火溫度下,組織均為回火屈氏體和回火索氏體。隨著回火溫度的升高,回火索氏體的量增加,回火屈氏體的量降低。測量不同回火溫度下閥片的變形角度和顯微硬度,結(jié)果如表1所示,可以看出,回火溫度升高,閥片的變形角度降低。回火溫度為400℃時閥片的變形角度也符合要求。隨著回火溫度的升高,閥片的顯微硬度逐漸降低。離合器要求彈簧閥片的HRC在48-53之間。從提高模具壽命和節(jié)約能源的角度考慮,選擇回火溫度為400℃,該溫度下回火能滿足閥片的彈性和硬度要求。

3結(jié)論

(1)設(shè)計了防止彈簧閥片熱處理變形的矯正模具,模具由上模和下模構(gòu)成。通過調(diào)整螺栓來調(diào)整預(yù)緊力大小,隨著預(yù)緊力的增加,閥片的變形量減小。(2)相同的淬火溫度處理后,分別在380℃、400℃、430℃回火,閥片的金相組織均為回火屈氏體和回火索氏體。隨著回火溫度的升高,回火索氏體的量增加,回火屈氏體的量減少,顯微硬度逐漸降低,閥片的變形角度降低。(3)確定防止超薄彈簧閥片變形的熱處理工藝為:閥片在880℃保溫1min后油淬,將淬火后的閥片放入模具中,和模具一起放入400℃的爐子中保溫1h,取出模具擰緊螺栓,再放到400℃的爐子中保溫30min后出爐空冷。

作者:張新李媛媛王超劉偉李青春單位:遼寧工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院

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