連續(xù)式網(wǎng)帶爐回火表面質(zhì)量研究

謝仔新 章圣萍

摘 要：本文主要根據(jù)連續(xù)式網(wǎng)帶爐在生產(chǎn)中出現(xiàn)的表面質(zhì)量問題，進(jìn)行分析和研究，通過工藝試驗(yàn)，解決回火后緊固件的表面質(zhì)量問題。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)帶爐;緊固件;回火;表面質(zhì)量;水

連續(xù)式網(wǎng)帶爐是緊固件熱處理工藝過程中的常用熱處理設(shè)備，在熱處理過程中經(jīng)常會(huì)碰到熱處理后的產(chǎn)品表面存在氧化皮現(xiàn)象。對(duì)同行廠家進(jìn)行了解和調(diào)研，發(fā)現(xiàn)或多或少的均存在該類現(xiàn)象。該現(xiàn)象一直困擾著緊固件的批量生產(chǎn)過程，特別是要求為外觀本色的產(chǎn)品。

通過對(duì)文獻(xiàn)資料的查詢還沒發(fā)現(xiàn)對(duì)該方面的研究，目前主要網(wǎng)帶爐的焦距點(diǎn)還在熱處理失效模式[1]、工藝溫度和脫碳[2]。本文通過工藝驗(yàn)證找出問題點(diǎn)，并通過理論推算找到解決問題的方法并驗(yàn)證。

在熱處理過程中出現(xiàn)最明顯的案例為：材質(zhì)為ML40Cr的卡車車輪螺母[1]，通過熱處理淬火80分鐘870°，回火80分鐘520°后表面出現(xiàn)大量氧化皮并有起皮現(xiàn)象。為解決該問題，針對(duì)目前的現(xiàn)狀條件反饋如下：本廠油爐目前一直存在該質(zhì)量問題，之前沒有。本廠水爐也存在該類質(zhì)量問題，但表面的氧化皮現(xiàn)象較輕。外協(xié)生產(chǎn)（固定的廠家和設(shè)備）的產(chǎn)品不存在氧化皮現(xiàn)象，有較理想的表面質(zhì)量。以上反饋的三種現(xiàn)象特進(jìn)行初步的分析和工藝驗(yàn)證。

1 工藝驗(yàn)證和分析

1.1 通過對(duì)比同批次的車輪螺母自制和外協(xié)。為找出問題點(diǎn)，特進(jìn)行正交工藝試驗(yàn)，淬火和回火溫度時(shí)間全部采用同一工藝，后清洗溫度和工藝均為同一工藝。試驗(yàn)方案如表1：

通過上述工藝驗(yàn)證，可以得出本廠的油爐和水爐都存在問題，只是油爐更明顯。外協(xié)的油爐生產(chǎn)出來表面質(zhì)量較好。問題可能出在本廠的回火爐上?？紤]到我們的淬火爐有一定的老化，決定先更換淬火爐后在進(jìn)行回火爐的更換，根據(jù)上述結(jié)論在進(jìn)行后期的工藝試驗(yàn)和驗(yàn)證

1.1.1通過工藝驗(yàn)證分析，得出：

更換新的淬火爐后沒有得到任何改善，證明與淬火爐沒有關(guān)系。

1.1.2 更換新的回火爐后沒有得到任何改善，證明跟爐的新舊沒有關(guān)系。

1.1.3更換淬火爐和回火爐后都沒得到有效的改善，再更換淬火油仍然沒有得到有效的改善。

1.1.4 通過外協(xié)對(duì)比，問題應(yīng)該在我們回火部分。但更換回火爐后仍然無改善。本廠水爐也存在一定的問題，只是要輕微。

通過分析問題應(yīng)該出在本廠的回火爐部分，但通過更換新的回火爐后該現(xiàn)象依然存在。舊的回火爐為半封閉結(jié)構(gòu)，新的回火爐為封閉式回火爐，理論上空氣中的氧氣影響因素為更小，但依然沒有得到改觀。那么通過上述工藝試驗(yàn)可以得出表面質(zhì)量與淬火爐、油、回火爐均沒有直接關(guān)系，更換新的依然存在問題。那么需要進(jìn)一步工藝分析。

1.2 工藝分析

產(chǎn)品表面的氧化皮通過分析為鐵銹，主要成分為Fe2O3， 沒有產(chǎn)品氧化皮的產(chǎn)品表面為均勻的藍(lán)黑色保護(hù)層，其主要成分為：Fe3O4。在高溫下通過化學(xué)反應(yīng)方程式可知：當(dāng)有少量氧氣產(chǎn)生FeO，適量氧氣產(chǎn)生Fe3O4（藍(lán)黑色），過量氧氣時(shí)產(chǎn)生2Fe2O3（紅色）。

該產(chǎn)品的回火溫度為520°，能產(chǎn)生大量Fe2O3證明在反應(yīng)中有大量的氧氣，空氣中的氧氣含量為固定的比例，并且外協(xié)回火可以達(dá)到較理想的狀態(tài)，證明空氣的氧氣含量不會(huì)產(chǎn)生大量的三氧化二鐵。那么過量的氧氣其根本原因是回火中水分過多而造成。水分在高溫下產(chǎn)生氧氣和氫氣，從而產(chǎn)生氧氣過量，那么針對(duì)水分問題繼續(xù)進(jìn)行分析改進(jìn)。

1.3 網(wǎng)帶爐回火中水分來源分析

通過對(duì)設(shè)備的前后進(jìn)行采集可能出現(xiàn)水的位置。有三種可能：產(chǎn)品帶入;冷卻風(fēng)扇破損漏水;空氣中水分。經(jīng)常檢查和排查得出：冷卻水管和空氣中的水分原因可以排除。其主要水分的來源應(yīng)該還是產(chǎn)品帶入。

1.4 網(wǎng)帶爐回火中的水分改善

產(chǎn)品帶入的水分主要受產(chǎn)品形狀影響，因產(chǎn)品形狀為內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，在淬火清洗提升后，在產(chǎn)品中殘留一定的水分，從而水分進(jìn)入回火爐。在設(shè)備的現(xiàn)有條件下需采取有效的手段減少水分的帶入，采取的方法有：

1.4.1 在回火前增加大功率吹風(fēng)機(jī)，對(duì)進(jìn)爐前的產(chǎn)品進(jìn)行吹風(fēng)，使水珠滴出流出，

1.4.2 回火前的爐口打開，增加水汽的排放。

通過這些改善，現(xiàn)場(chǎng)采集發(fā)現(xiàn)進(jìn)入的水分明顯減少，在爐口加熱位置的水分加熱后產(chǎn)生的水汽通過爐口排放出。通過連續(xù)的1天的生產(chǎn)，產(chǎn)品表面質(zhì)量得到較大的改觀，得到較理想的產(chǎn)品表面質(zhì)量。

2 試驗(yàn)結(jié)果和分析

2.1 網(wǎng)帶爐回火前產(chǎn)品帶入的過多水分會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的表面質(zhì)量，并會(huì)產(chǎn)生氧化皮現(xiàn)象。

2.2 正交試驗(yàn)產(chǎn)生的結(jié)果是回火爐內(nèi)氣氛而影響，因爐內(nèi)有大量的過氧化氣氛存在，并且改變需要長(zhǎng)期的過程，非短期可以改變。

2.3 目前常用的連續(xù)式網(wǎng)帶爐大多數(shù)都會(huì)存在產(chǎn)品水分的帶入情況，設(shè)備存在設(shè)計(jì)缺陷，應(yīng)在回火前增加一段網(wǎng)帶并帶烘干功能，烘干并確保進(jìn)回火爐的產(chǎn)品表面無水分。

2.4 水是影響回火表面質(zhì)量的關(guān)鍵因素，也是最容易被忽略的因素。

參考文獻(xiàn)：

[1] 輪轂螺母墊片斷裂失效分析 謝仔新 時(shí)代汽車，2021， （2） 153-155

[2] 基于GM標(biāo)準(zhǔn)的高強(qiáng)度汽車緊固件復(fù)合熱處理生產(chǎn)技術(shù)研究 [碩士論文]謝仔新 機(jī)械工程 浙江工業(yè)大學(xué)2013

作者簡(jiǎn)介：

謝仔新（1981-），碩士學(xué)歷，工程師，技術(shù)部經(jīng)理，主要研究緊固件的制造工藝和技術(shù)。