20150220感应淬火热处理PPT

感应淬火热处理任务：研究钢材化学成分、组织、工艺性和使用性能关系的学科之一严超峰陕西东铭车辆系统股份有限公司技术中心2016年08月16日半轴断裂的故障次数占比66.19%，半轴花键变形的故障次数占比32.79%。其中法兰盘根部的断裂模式贵司独有。东铭售后故障1501-1605陕西东铭半轴故障类型供应商零件名称故障分类故障分类索赔费用故障次数故障次数占比故障次数占比1陕西东铭半轴半轴断裂半轴花键部位断裂261587.89814329.30%66.19%半轴中部断裂171955.43212525.61%半轴法兰盘根部断裂62200.6885511.27%半轴变形半轴花键变形149604.26812926.43%32.79%半轴变形35274.14316.35%其他其他3501.23451.02%1.02%总计684123.66488100.00%100.00%典型失效件照片2016年1-6月份入库检验质量问题汇总1、入库检验合格率0.00%20.00%40.00%60.00%80.00%100.00%老产品新产品79.48%50.00%入库合格率陕西东铭半轴2016年1-6月入库合格率如下：2016年质量目标：90%陕西东铭的半轴入库检验一次交验合格率未达到2016年的目标值。2、入库检验质量问题汇总三、入库检验质量问题汇总外观11%尺寸43%理化46%各类质量问题占比花键R处粗超度19%跳动超差46%花键跨棒距27%其他8%尺寸类质量问题汇总陕西东铭的半轴入库检验质量问题中主要为理化类及尺寸类质量问题，其中尺寸类质量问题主要为跳动及花键跨棒距超差。半轴在入库检验中理化质量问题频繁发生2.1理化质量问题1601-1606陕西东铭半轴入库检验理化质量不合格批次数量时间160116021603160416051606总计理化不合格批次数量428964331601-1606对陕西东铭半轴理化不合格的批次处理方式理化不合格批次处理方式理化不合格批次数量退库20偏差8让步5总计33过程质量问题汇总由上表可以看出：1501-1606陕西东铭半轴现场问题中，半轴裂纹故障件数量占比81.52%，标识问题故障件数量占比6.48%。1501年-1606日陕西东铭半轴现场存在问题汇总故障分类故障件数量故障件占比半轴裂纹51681.52%标识问题416.48%花键卡滞213.32%半轴变形193.00%半轴磕碰142.21%尺寸问题60.95%批次问题60.95%其他101.58%总计633100.00%前言开展本次培训的目的：1.了解感应淬火热处理基础知识，熟悉感应淬火热处理基本原理；2.熟悉工厂主要感应淬火热处理设备及工辅具，掌握主要设备的基本操作要领；3.熟悉感应淬火零件的热前技术要求及淬火冷却介质的冷却特性；4.掌握感应热处理工艺过程控制要点，并能处理过程中出现的质量问题；5.掌握感应淬火热处理工艺安全操作规程相关内容。要求：1.生产单位以工艺文件、设备说明书及本课程内容完善现场工艺安全操作规程，并镶框悬挂在设备醒目位置进行宣贯、学习、指导现场工艺操作；2.电参数控制仪器仪表进行维修校正，确保可靠；3.识别影响感应淬火热处理质量的因素，并进行管控。（原材料批次管控、热前符合性检查（尺寸及变形、设备、感应器、辅料等）、工艺过程监管（工艺程序、电参数、过程操作等）。建议：建立持续改进项目进行逐步提高与完善。陕西东铭车辆系统股份有限公司技术中心特殊工序特殊性：1）不可测；2）影响因素多，可控性差;3)质量问题的重大性影响。目录一．感应淬火热处理理论基础二．感应淬火热处理设备及工辅具三．感应淬火热处理材料及辅料四．感应淬火热处理工艺安全操作规程陕西东铭车辆系统股份有限公司技术中心一.感应淬火热处理理论基础•根据DIN17014中的规定，感应淬火的定义为：•感应淬火是指一个或大或小的工件表面经电感应加热后（奥氏体化）所进行的淬火。•感应淬火是一种表面淬火（其他表面淬火如：火焰加热、激光加热、电子束加热表面淬火等），并属于组织转变一类的淬火方法。淬火材料的化学成分不变，因此，它通常仅可有效地用来处理含碳量足够高的钢，0.4-0.5%C的中碳及合金钢，含碳量低，则表面硬度低，耐磨性下降，含碳量高，则心部韧性下降。（例如：45#，40Cr,40MnB,42CrMo,40CrMnMo等）•感应淬火可分为：高频、超音频、中频淬火三类陕西东铭车辆系统股份有限公司技术中心1.感应淬火定义材料的选择性。一.感应淬火热处理理论基础•感应淬火是一种对零件需要硬化的表面进行感应加热淬火的工艺。•感应淬火是强化金属零件的重要手段之一。•经感应淬火的零件不仅提高了表面硬度和耐磨性，而且与经过适当预先热处理的心部组织相配合，可以获得很高的疲劳强度和适当的韧性。•感应淬火是利用金属固态相变，通过快速加热的方法对零件表面进行淬火。其目的是在零件表面一定深度内获得马氏体组织，而其心部依然保持淬火前的原始组织（调质或正火态），以获得表面高的强度、硬度及耐磨性，同时保持心部大的塑性和韧性(外强内韧）陕西东铭车辆系统股份有限公司技术中心2.感应淬火目的一.感应淬火热处理理论基础3.1电磁感应产生感应电流3.2感应电流的表面效应距表面Xcm处的感应电流强度为：Ix=Io×exp(-X/△)安培当X=0时，Ix=IoX0时，IxIoX=△时，Ix=Io/e=0.368Io△─感应电流透入深度。陕西东铭车辆系统股份有限公司技术中心3.感应淬火基本原理一.感应淬火热处理理论基础X=△时，在此深度内电流产生的热量占全部热量的85%~90%，因此将这一距离定义为加热层深度。△=50300√ρ/μf(mm)ρ－电阻率，μ－相时导磁率ρ随温度升高而升高；μ随温度升高而降低，在居里温度(770℃)以上降为1，因此低温时电流透入深度小，高温时电流透入深度大。陕西东铭车辆系统股份有限公司技术中心3.感应淬火基本原理一.感应淬火热处理理论基础在20℃时：在800℃时：根据加热电流频率的不同，可分为：高频加热250~300kHz淬硬层0.5~2mm超音频加热30~50KHz淬硬层1~4mm中频加热2~8KHz淬硬层3~10mm工频加热50Hz淬硬层10~20mm陕西东铭车辆系统股份有限公司技术中心3.感应淬火基本原理f20f500一.感应淬火热处理理论基础3.3感应淬火加热时的相变特点：高、中频感应加热是一种内热源加热，加热速度极快，仅用几秒到十几秒钟的时间就可使工件表面达到淬火温度，加热速度高达100℃/秒以上，这种快速加热条件下进行相变和缓慢加热有所不同。3.3.1加热速度对临界点的影响奥氏体转变是一个扩散型转变，原子的扩散需要时间，当提高加热速度，原子来不及扩散，使临界温度Ac1、Ac3、Acm升高（提高淬火加热温度，保证淬火质量的理论依据）。陕西东铭车辆系统股份有限公司技术中心3.感应淬火基本原理一.感应淬火热处理理论基础3.3.2钢的原始组织对感应加热相转变速度的影响原始组织越粗大，碳的扩散距离越长，临界温度越提高。3.3.3感应加热对奥氏体均匀化与晶粒长大的影响奥氏体均匀化及晶粒长大和原子的扩散有关，在快速加热时，扩散过程来不及充分进行，因此，奥氏体来不及均匀化，晶粒也来不及长大（均匀的调质组织感应淬火质量优于正火或锻态组织感应淬火质量）。陕西东铭车辆系统股份有限公司技术中心3.感应淬火基本原理一.感应淬火热处理理论基础3.3.4感应加热淬火对冷却转变的影响①对过冷奥氏体转变动力学影响不均匀的奥氏体中未溶碳化物和高碳、低碳区的存在，促使奥氏体转变，使C曲线左移（冷却速度影响淬火质量理论依据-影响因素：淬火液温度、浓度、压力、流量、清洁、冷却特性）。②改变Ms点和马氏体组织形态由于低碳区的存在，使Ms升高，淬火钢中的板条M量增多。在快速加热淬火时，可以获得两种不同形态的马氏体及未溶碳化物的复合组织。(板条M+针状M）陕西东铭车辆系统股份有限公司技术中心3.感应淬火基本原理一.感应淬火热处理理论基础3.4感应淬火的组织和性能3.4.1感应淬火后的组织第1层淬硬层温度＞Ac3组织：M+AR第2层过渡层温度在Ac1~Ac3之间，组织：M+AR+F第3层心部原始组织温度：Ac1陕西东铭车辆系统股份有限公司技术中心3.感应淬火基本原理一.感应淬火热处理理论基础3.4.2感应淬火后的性能•感应淬火后的零件，其表面硬度往往比普通淬火高2~3HRC。原因在于：①高频表面淬火后在零件表层造成压应力；②由于加热速度快，晶粒细小；③从不均匀奥氏体中产生的马氏体组织中，残余奥氏体数量较少；④高频淬火后的组织中有两种形态的马氏体，高碳马氏体分散在低碳马氏体中，对低碳马氏体起弥散硬化作用。陕西东铭车辆系统股份有限公司技术中心3.感应淬火基本原理一.感应淬火热处理理论基础3.4.2感应淬火后的性能•疲劳强度感应淬火后，零件表面处于压应力状态，提高了零件的疲劳强度（同抛丸强化机理）。疲劳强度和淬硬层深度有一定的关系。•耐磨性感应淬火后零件的耐磨性比普通淬火高。这主要是由于淬硬层中马氏体极为细小，碳化物弥散度高，以及硬度较高，且表面的压应力状态综合作用的结果。•抗冲击性随淬硬层深度的增加而增加，但有一极限值陕西东铭车辆系统股份有限公司技术中心3.感应淬火基本原理一.感应淬火热处理理论基础3.5感应加热淬火工艺影响感应加热的工艺参数较多，而且一般是通过调整电参数来影响热参数，加热速度又很快，只能通过试验方法找到合理的工艺参数。下面阐述的是工艺制定的原则。3.5.1感应加热淬火加热温度确定•化学成分相同成分时，一般均比缓慢加热时的温度要高，具体温度还与加热速度，晶粒大小有关（例如：42CrMo/900±20℃）。陕西东铭车辆系统股份有限公司技术中心3.感应淬火基本原理一.感应淬火热处理理论基础•原始组织原始组织越粗，则淬火温度应越高（如：45钢正火态高频淬火）调质组织为回火索氏体，碳化物细小，加热时很容易溶入A中，是理想的感应加热前的原始组织。•加热速度①提高加热速度，相变将在较高温度发生。②每一种加热速度下，都有一最佳的加热温度范围，硬度可达到最大值（工艺调控理论依据）。③增加加热速度时，最佳加热温度范围移向高温，且最佳温度范围变宽。④感应加热时，加热速度不是一个常数，当温度超过居里温度(770℃)后，导磁率μ减小，△增加，加热速度也随之降低(W=α√ρμ)。这时要调整电参数，增大输出功率，控制加热速度。陕西东铭车辆系统股份有限公司技术中心3.感应淬火基本原理一.感应淬火热处理理论基础3.5.2感应加热淬火的加热方式•同时加热淬火法加热的最大面积F=η变η感P总/Po式中：η变─变压器的效率(≈0.8)η感─感应器的效率(≈0.8)P总─设备的最大输出功率(kW)Po─零件加热所需的单位功率(kW/cm2)陕西东铭车辆系统股份有限公司技术中心3.感应淬火基本原理一.感应淬火热处理理论基础3.5.2感应加热淬火的加热方式•连续加热淬火法当零件淬硬表面积大，一次加热设备功率不足时。感应器边旋转边上升，喷水（或淬火液）淬火。陕西东铭车辆系统股份有限公司技术中心3.感应淬火基本原理设备型号设备功率(kW)最大加热面积(cm2)一次加热连续加热DGF-C-108DGF-200/2.5GP60-CR13-1GP100-C2100200601001282505490801002745一.感应淬火热处理理论基础3.5感应加热淬火后的回火感应加热淬火后，一般要进行低温回火，以保持高硬度的同时，消除淬火内应力和降低脆性。回火的方式有①炉内回火；②自行回火；③感应回火。例如：主动轮螺纹部回火。陕西东铭车辆系统股份有限公司技术中心3.感应淬火基本原理二.感应淬火热处理设备及工辅具1.1感应淬火热处理电源：KGPS可控硅中频电源电路电压应稳定：A±5V陕西东铭车辆系统股份有限公司技术中心1.感应淬火热处理设备二.感应淬火热处理设备及工辅具1.1感应淬火热处理电源9台中频设备+8台超音频设备陕西东铭车辆系统股份有限公司技术中心1.感应淬火热