大直徑厚料碟簧熱處理及強壓工藝方法探討

羅春紅，辛曉葉，王浩宇，張繼平，萬 飛

(內蒙古北方重工業集團有限公司，內蒙古 包頭 014030)

大直徑厚料碟簧熱處理及強壓工藝方法探討

羅春紅，辛曉葉，王浩宇，張繼平，萬 飛

(內蒙古北方重工業集團有限公司，內蒙古 包頭 014030)

大直徑厚料碟形彈簧采用860～880 ℃淬火，保溫30～35 min油冷，420～480 ℃回火，保溫90～120 min空冷的方法加工，淬火變形、翹曲較嚴重，立定處理后穩定性差，解鎖300次試驗后，零件不合格，無法保證產品使用要求。通過改進熱處理工藝，采用820 ℃裝爐預熱，溫度升至870 ℃后，保溫25 min油冷，將零件放置在專用夾具中固定后，400～430 ℃回火，保溫90 min空冷，降低了零件的熱處理變形；改進立定處理為強壓處理后再短時壓平10次，使零件的穩定性得到了有效控制。

碟形彈簧；熱處理；工藝；改進

碟形彈簧的顯著特點是在載荷作用方向上尺寸較小，能夠在很小變形時承受很大載荷，軸向空間緊湊。與其他類型的彈簧比較，其單位體積材料的變形能較大，具有較好的緩沖吸振能力，特別是在采用疊合彈簧組時，由于表面摩擦阻尼作用，吸收沖擊和消散能量的作用顯著；因此，對碟形彈簧的同軸度、平行度和平面度的尺寸要求較為嚴格，同時要求碟形彈簧的穩定性能好。現階段加工的大直徑厚料碟形彈簧在淬火后翹曲變形較為嚴重，平面度達不到產品要求，立定處理短期壓平10次，沒有完全達到穩定零件性能的要求，通過300次解鎖試驗，力量衰減，鎖緊力下降，無法保證自鎖機構的要求。

1 零件結構工藝分析

碟簧零件材料為60Si2MnA，硬度要求為45～50 HRC，其余外形尺寸及性能要求如圖1所示。

圖1 碟簧零件圖及性能要求

2 原工藝

采用箱式淬火爐860～880 ℃淬火，保溫30～35 min，出爐油冷，再放入井式爐420～480 ℃回火，保溫90～120 min，出爐空冷。熱處理過程工藝曲線如圖2所示。

圖2 熱處理過程工藝曲線

熱處理后，零件的高度，內、外徑及平面度均發生變化，具體數據見表1。

采用立定處理(短期壓平10次)，測力情況及解鎖300次后，力的變化見表2，表中的f表示變形量。

表1 零件熱處理前、后尺寸變化對比數據 (mm)

表2 零件解鎖前、后力值對比數據 (N)

3 原因分析及工藝措施

3.1 零件翹曲變形及解鎖后力值衰減分析

在淬火溫度達到設定溫度后，零件入爐進行淬火。由于零件加熱，奧氏體晶粒的長大及組織變化，致使零件外形翹曲，平面度發生變化，回火時又未再利用鋼材的相變超塑性原理，通過專用夾具回火校正，使得零件的平面度達不到圖樣要求。

3.2 零件解鎖300次后力值衰減分析

采用箱式淬火爐密封性差，淬火保溫時間長，零件存在一定的氧化、脫碳傾向，在后續零件加工中采用立定處理(壓平10次)，沒有完全達到穩定零件性能的要求，300次解鎖后力量衰減。

3.3 工藝措施[1]

根據上述分析，在箱式爐內擺放木炭，在淬火爐內形成碳保護，淬火采用低溫裝爐預熱，820 ℃入爐，使零件在升溫過程中預熱，達到870 ℃后，保溫25 min，冷卻方式為油冷。在300 ℃爐溫中加熱零件30 min后，將零件放置在專用夾具(見圖3)中進行固定，400～430 ℃進行回火，保溫90 min出爐，熱處理工藝曲線如圖4所示；同時，采用強壓(壓平12 h)后再短時壓平10次的處理方式壓平零件。

圖3 回火夾具

圖4 改進后的熱處理過程工藝曲線

3.4 工藝試驗

生產試制，對零件的檢查數據進行統計(見表3)。

表3 工藝改進后零件熱處理前、后尺寸變化對比數據 (mm)

強壓12 h后再短時壓平10次，300次解鎖后力的變化見表4。

表4 工藝改進后零件解鎖前、后力值對比數據 (N)

4 結果分析

通過上述工藝改進，零件淬火后的變形被控制在規定的尺寸范圍內，淬火前、后的變形微小，尺寸符合圖樣要求；采用專用夾具進行校平回火后，零件的平面度符合圖樣要求。采用強壓12 h后再短時壓平10次，檢測性能穩定，解鎖300次試驗，力值變化在公差規定范圍內，并能夠保證自鎖機構的要求。

5 結語

通過上述分析，可以得出如下結論。

1)采用低溫入爐，零件預熱達到穩定后，縮短保溫時間，再配合專用回火夾具的工藝方法，降低了熱處理的變形，達到了穩定尺寸的目的。

2)強壓處理工藝方法，有利于改善碟簧的穩定性能，保證自鎖機構的要求。

[1] 魏同林，謝敏，徐家良.輪輻壓型生產工藝過程及質量控制[J]. 新技術新工藝，2013(7)：111-112.

責任編輯鄭練

TheInvestigationofHeatTreatmentandEnforcedPressingTechniqueforLargeSizeButterfly

LUO Chunhong, XIN Xiaoye, WANG Haoyu, ZHANG Jiping, WAN Fei

(Inner Mongolia North Heavy Industries Group Corp. Ltd., Baotou 104030, China)

In regarding to the heat treatment of big diameter and thickness disc spring blank, adopt the following procedure: quench at 860～880 ℃, hold 30～35 min in oil cooling, then temper at 420～480 ℃, hold 90～120 min in air cooling. It is likely achieved the components featuring with wrapping, distortion and less stable in quality, then it is proved disqualified and there is no way to guarantee the product test requirement. The aforesaid problem has been eliminated greatly by an improved heat treatment technique, like preheating at 820 ℃, raising temperature to 870 ℃, holding 25 min in oil cooling. Then place the parts to specially made jig, tempering at 400～430 ℃, holding for 90 min in air cooling. Moreover, the stability of part has been improved greatly by changing the standing Q+T into pressing treat, which pluses 10 times of short interval plain operation.

small plate spring, heat treatment, treatment process, improvement

TH 135+.2

:B

羅春紅(1970-)，女，工程師，主要從事彈簧工藝技術等方面的研究。

2015-07-06