彈簧閥片熱處理工藝論文范文

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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。閥片的結構如圖1所示，該閥片經過一次沖壓成型，閥片的厚度為0.4mm。生產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，設計模具時要躲開此凹槽。根據風扇離合器散熱系統的使用要求，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閥片的形狀設計并制作防止閥片變形的熱處理模具。根據閥片形狀和使用性能要求，設計圖2所示的模具，模具由上模和下模構成。模具材料選擇45鋼，模具厚度為10mm，表面光滑度為6.4。根據閥片的尺寸，該模具的設計躲開了圖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。根據閥片的變形程度、金相組織和硬度值，最后確定最優熱處理參數。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實驗結果

根據擰入螺絲的扣數調整預緊力的大小，擰入越多，施加的預緊力越大。通過調整第一階段回火后擰入螺絲的扣數來研究預緊力對閥片變形校正程度的影響，結果如圖5所示。圖5不同預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，結果如圖6所示。測量A面和B面的角度發現，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，結果發現，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結論

(1)設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成。通過調整螺栓來調整預緊力大小，隨著預緊力的增加，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：遼寧工業大學材料科學與工程學院