机械刀片的热处理工艺有哪些?

时间:2019-10-09 浏览:
  机械刀片是切割木材、造纸、印刷、皮革、胶合板和其他各种规格材料的工具。由于切削的特殊性,要求刀片具有高硬度、强韧性、耐磨性和一定的热硬度,以及高的抗疲劳断裂和抗碳化物剥落性能,特别是木材加工用刨刀和旋转刀,对其性能要求更高。
 
  1、机械刀片生产工艺
 
  目前,机械叶片有两种材料:一种是合金钢或高速钢(少数是硬质合金);第二,叶片由合金钢或高速钢制成,叶片背面(也称为叶片体)由碳钢制成。后者有钎焊和高温压轧镶嵌两种成型方法。铜焊,也称为铜焊,使用熔点比焊件低的焊料(填充金属)将焊件的接头加热在一起,焊料熔化、渗透并填充接头处的间隙,达到焊接的目的。高温压轧拼接方法是将刀片钢和碳钢刀体加热到高温,用轧机将刀片钢和刀体焊接在一起。属于固体焊接方法,其工艺包括热轧焊剂拼接、无氧化热轧拼接和添加氧化焊剂的热轧拼接。这两种成形工艺各有特点,但钎焊比镶块轧制更先进。钎焊刀具的工艺流程如下:
 
  (1)切割刀体的碳钢板和刀片钢板,平整矫直;
 
  (2)清除钢板表面氧化皮,对边缘钢进行四面抛光;
 
  (3)开槽刀全钢板的焊接部分,并再次整平刀片钢;
 
  (4)去除刀槽和刀片钢周围的毛刺;
 
  (5)清洗刀槽和刀片钢的表面;
 
  (6)将铜片和刀片钢板放在刀槽上并固定;
 
  (7)装炉,在保护气氛炉中完成焊接、加热和淬火工序;
 
  (8)检查淬火组织,测量硬度;
 
  (9)将出炉后的铜渣快速磨掉,铜渣受热时整平矫直;
 
  (10)回火;
 
  (11)第一次回火出炉后立即整平矫直;
 
  (12)检查回火后的显微组织和硬度,决定是否继续回火;
 
  (13)将合格的刀片转移到加工过程中;
 
  (14)根据客户要求决定是否进行深冷处理;
 
  (15)包装。
 
折弯机模具
 
  2.叶片钢材料
 
  20世纪60年代,从国外进口的叶片钢材料主要是7CrWMoVSi钢和5Cr8WMo2VSi钢。20世纪90年代,外国刀片材料不再保密,上述两种材料也被用于在中国制造刀具。20世纪末21世纪初,国内外开发了许多新的叶片材料,如8Cr2W2MoVSi钢、6Cr6W3MoV2Si钢、6Cr8WMo2VSi钢、5Cr5WMoSiV钢、6Cr8W2Mo4V钢、Cr8Mo2VSi钢、MLS钢、YCK2钢、A8B钢、HYC3钢等。新开发和目前使用的叶片钢材料均采用高碳合金工具钢,含有钨、钼、铬、钒等碳化物形成元素,以及高速钢甚至粉末高速钢。
 
  近年来,叶片钢材料的个性化是制造业的一大进步。有些企业根据产品特点设计自己的钢构件,并与钢厂签订供需协议。其中,Cr8系列最具竞争力,产生了较大的社会和经济效益。这是一种值得关注和推广的新型叶片材料。
 
  3.机械叶片的热处理工艺
 
  毫不夸张地说,今天的新热处理技术已经成功地应用于机械叶片。本文将做一个简单的介绍。
 
  3.1 .热处理
 
  钢厂供应给工具厂的钢板全部以退火状态供应,使得材料单元可以直接下料并进行后续淬火处理。钢板入厂后如需锻造轧制,必须退火以获得理想的球化组织,从而在淬火回火后获得更好的综合力学性能。球化退火工艺有很多种,一般采用等温球化退火。等温球化退火是将钢加热至Ac1以上40-60℃,保温3-4 h,然后冷却至720-740℃,保温3-4 h,将炉冷却至550-600℃,打开保温箱盖空冷。
 
  退火炉是一种特殊的大型密封箱式电阻炉,为保证叶片钢不脱碳或轻微增碳而装箱保护。
 
  退火后应检查硬度和微观结构,但事实上许多工厂不做这种检查,只有当有质量问题时,才能从零开始找出原因。叶片钢退火后的硬度应符合工艺要求,便于切割。经验丰富的检验人员可以根据测得的硬度判断球化效果,例如高速钢退火后的硬度为207 ——241 HBW,CrWMn钢的硬度为207 —— 227 HBW。高速钢和其他高合金钢原有带状或网状结构的改善程度取自锻造和轧制工艺。热处理改善的效果很小,当退火温度较高时,效果略有降低。然而,退火可以改变二次碳化物的分布状态。除了极少量的大颗粒碳化物外,退火工艺可以控制中低合金钢中二次碳化物的分布。如果退火温度过高,不仅会增加工件的氧化脱碳倾向,还会增加奥氏体合金化程度,导致珠光体区冷却时奥氏体稳定性增加,珠光体转变不足,退火后硬度更高,同时会稳定碳化物,降低钢的红色硬度。退火和保温时间应适当,不能随意延长。过度保温会导致碳化物偏析,这将导致淬火和回火后硬度降低,并影响耐磨性。
 
  综上所述,退火过程也要注意,忽视退火结构和过程控制会导致灾难。
 
  3.2 .抑制
 
  机械叶片的淬火方法可根据加热炉的类型、加热温度、加热方式、加热介质、冷却介质和冷却方法细分成几十种。目前,工业上使用的设备有密封箱式炉、真空炉、盐浴炉、网带炉等。以下是程序顺序的介绍。
 
  (1)预热无论用哪种炉子加热,都需要预热。工具厂根据实际情况,制作必要的工装夹具,制定预热工艺。预热可分为一次预热、二次预热甚至三次预热。预热温度和时间根据钢种和工件尺寸确定。预热有利于减少变形和缩短高温加热时间。
 
  (2)加热温度根据实际效果,笔者主张半快速加热,即加热温度较高,比加热时间加倍更有效。其优点是:首先,可以获得高硬度和高强度;其次,可以降低碳化物的不均匀性。三是节约能源,提高单位生产率。过去,许多企业经常使用较低的加热温度来提高叶片的韧性。经过几次挫折后,他们认为使用高温加热是有益的,因为叶片需要高硬度和强度,而且硬度应该在足够韧性的前提下尽可能提高。最后,通过提高回火温度而不是有意识地降低加热温度来达到硬度要求。
 
  (3)加热时间高速钢和高合金钢工具的淬火加热时间通过将工件的有效厚度乘以加热系数来计算,加热系数也是根据生产经验确定的(不理想)。在不同的炉子中加热时,加热时间的计算方法也不同。以高速钢盐浴炉加热为例,1160-1230℃、1230-1285℃的加热系数分别为10-12 s/mm和7-10ms/mm。加热系数仅在单件基础上计算。在炉子数量较多的情况下,最终加热时间必须根据加热炉的类型、结构、功率、加热速度、工件夹紧方式、炉子装载量、预热条件等因素来确定。
 
  高速钢淬火加热时,加热的温度和时间对合金碳化物的充分溶解和奥氏体化程度的提高至关重要。与两者相比,温度是第一位的。两者的联合作用通常用淬火参数公式表示:
 
  P = t(37 + Iogτ)
 
  其中:p是淬火参数;t是淬火加热温度,k;τ是淬火加热时间,s。
 
  从这个公式可以看出,提高加热温度比延长加热时间更有效。对于在保护气氛密封箱式炉中加热的高速钢叶片,装炉量接近2 t,保温时间小于40 min,淬火质量相对稳定,足以证明上述公式的真实性和实用性。
 
  (4)淬火介质有多种淬火冷却方法。高速钢叶片在高频加热后进行空气冷却。作者在日本看到水冷淬火用于镶钢叶片。低碳钢叶片的塑性变形可以降低叶片钢的马氏体相变应力,水淬不会开裂,但水冷时间和出水温度应控制好。钎焊刀片通常在密封箱式炉中用液氮填充加热。盐浴炉仍采用分级盐浴加热和冷却,但我国盐浴温度不是580-620℃,而是450-550℃。硝酸浴常用于Cr12MoV钢和轴承钢叶片的淬火冷却,浴温约为200℃;真空淬火的机械叶片大多用高压气体淬火,很少用油冷却。从机械叶片的热处理质量来看,淬火存在的问题最多,如高速钢叶片在真空炉和密封箱式炉中加热,如果冷却速度达不到一定值,碳化物就会沉淀,导致淬火后硬度低,影响耐磨性等。
 
  (5)矫直叶片淬火变形是不可避免的。关键是如何使用有效的方法来矫正它。贾龙公司钎焊刀片淬火后,利用相变超塑性原理,矫直效果良好。在欧美、日本等国家,圆形叶片的等温淬火和及时矫直也取得了良好的效果。
 
  3.3回火
 
  根据叶片边缘钢的材料,采用不同的回火工艺。淬火后,中低合金钢一般在180 —— 220℃回火两次,每次2 —— 3 h。Cr12MoV钢通常在220 —— 240℃回火。高速钢和基体钢在500 —— 580℃回火3次,每次2 —— 3 h。
 
  3.4、冷处理或低温处理
 
  在叶片制造业中,叶片是应该进行低温处理还是低温处理是一个有争议的问题。许多企业做了实验,但收效甚微。特别是对于已经完全回火的高速钢刀片,在低温处理后硬度不会增加,但是会损坏韧性、浪费能量并增加刀片的制造成本。对于用户需要的基钢和中合金钢叶片,可以进行深冷处理,但必须掌握深冷处理的时间和工艺参数。
 
  4、热处理质量检验
 
  质量检验是机械叶片制造过程中非常重要的一个环节,必须严格控制和仔细检查。
 
  (1)原材料钢板进厂检验原材料进厂入库前必须合格。检验项目包括化学成分、脱碳层深度、碳化物均匀性、碳化物粒度、淬火硬度、表面质量等。
 
  (2)硬化奥氏体晶粒度当笔者访问日本叶片生产现场时,发现该项目没有在炉前检查,也没有在一些欧美国家检查过。但它在我们国家不起作用。如果任何工具厂不在炉前进行金相检验,一定有质量问题。由于缺乏科学管理,没有按炉号淬火,更不用说根据叶片使用情况与钢厂签订合同,炉前淬火是盲目的。我们必须根据具体产品将粒度控制在理想范围内。
 
  (3)硬质合金是刀具行业的双刃剑。一方面,它是高硬度、耐磨性和红色硬度的基础。另一方面,很容易造成热处理质量事故。热处理只不过是转化或转化碳化物。高速钢炉前淬火检查必须注意碳化物的溶解。晶粒尺寸只能反映加热温度,碳化物的溶解具有重要意义。
 
  (4)硬度应在淬火和回火后进行测试。高速钢叶片淬火后的硬度必须在合适的范围内。根据作者的经验,高硬度表示淬火温度低,低硬度表示淬火温度高。在许多论文中,作者反复强调了“硬度是表面现象,微观结构是本质”的基本原则。很容易达到要求的硬度,但不容易达到理想的微观结构。中外刀片的区别不是硬度,而是微观结构。
 
  机械叶片的硬度测试采用中国的洛氏硬度、日本的肖氏硬度和欧美的维氏硬度。随着木材、印刷等行业的技术进步,对叶片的性能提出了更高的要求。科学技术的发展永无止境,机械叶片的材料和热处理技术将不断更新。目前,氮化离子镀复合涂层技术已在我国成功应用于65Mn钢切纸刀。正在开发新的热处理技术,如激光淬火和气相沉积。什么是核心竞争力?热处理技术是机械产品的核心竞争力。做好热处理,可以几个。