弹簧阀片热处理工艺论文范文

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1实验方法

实验用阀片材料为65Mn钢，其成分为：0.69C，0.22Si，1Mn，0.024P，0.013S，0.06Cr，0.02Ni，0.09Cu。阀片的结构如图1所示，该阀片经过一次冲压成型，阀片的厚度为0.4mm。生产中要求热处理后阀片的全部表面光滑平整，且图1中箭头A所指的平面平行于箭头B所指的平面，图中C位置是个凹槽，设计模具时要躲开此凹槽。根据风扇离合器散热系统的使用要求，阀片还要保证具有足够的弹性和硬度，尤其是图1中D箭头所指的接口处要有很好的弹性。这就要求阀片必须经淬火加回火处理，且热处理后的组织为回火屈氏体和回火索氏体，硬度要求HRC48-53。图1弹簧阀片示意图首先根据阀片的形状设计并制作防止阀片变形的热处理模具。根据阀片形状和使用性能要求，设计图2所示的模具，模具由上模和下模构成。模具材料选择45钢，模具厚度为10mm，表面光滑度为6.4。根据阀片的尺寸，该模具的设计躲开了图1中箭头C所指的凹槽。模具的中心通过Φ8mm的螺栓把上模和下模夹紧。模具对称角的部位用两个Φ5mm的螺栓固定，保证阀片与夹具之间贴合紧密。然后对超薄阀片进行不同预紧力、模具厚度、回火温度的热处理矫正变形实验。淬火工艺是在880℃保温1min后迅速淬入机油中。回火工艺曲线如图3所示，分别在380℃、400℃和430℃保温1.5h后空冷。回火时把阀片放入模具中，将阀片和模具一起放入炉子中保温。

保温1h后，取出模具和阀片放到工作台上，快速拧紧螺栓，再放到炉子中保温0.5h。根据阀片的变形程度、金相组织和硬度值，最后确定最优热处理参数。为了检测阀片的变形量和变形角度，将淬火和回火后的变形件垂直于桌面放置，如图4所示。刻度尺水平放置于桌面并与弹簧片成90°角，用相机拍摄，利用Photoshop软件在A面上做一条水平的直线，再通过B点和变形量最大的C点做两条平行于A面的直线，测量B点和C点的水平距离以及A面与B面的角度。测量热处理后阀片的硬度，制备金相试样，采用硝酸酒精侵蚀并观察组织。

2实验结果

根据拧入螺丝的扣数调整预紧力的大小，拧入越多，施加的预紧力越大。通过调整第一阶段回火后拧入螺丝的扣数来研究预紧力对阀片变形校正程度的影响，结果如图5所示。图5不同预紧力下回火件效果图1号:一扣螺丝2号:二扣螺丝3号:三扣螺丝阀片装夹模具时，拧紧程度对淬火变形有一定的影响。拧紧一扣螺丝，阀片变形量为0.35mm。拧紧二扣螺丝，变形量为0.3mm。拧紧三扣螺丝时，变形量为0.25mm。可见在第二阶段回火前拧入螺丝时，随着螺丝拧紧程度的增加，阀片的变形量变小。

调整模具厚度为5mm和10mm，研究模具厚度对回火校正效果的影响，结果如图6所示。测量A面和B面的角度发现，380℃回火时，模具厚度对变形角度影响不大。当回火温度为400℃时，模具越厚，变形角度越小，但不管模具厚度是5mm还是10mm，A面和B面的角度均小于0.5°，说明两平面基本平行。测量阀片整个表面的变形量，结果发现，模具越厚，A面的变形量越小，但两个厚度的模具校正后，阀片变形量均小于0.5mm，基本保持平整。为了防止模具因高温变形，选择模具的厚度为10mm。回火温度为380℃、400℃、430℃时阀片的金相组织如图7所示。可以看出，三种回火温度下，组织均为回火屈氏体和回火索氏体。随着回火温度的升高，回火索氏体的量增加，回火屈氏体的量降低。测量不同回火温度下阀片的变形角度和显微硬度，结果如表1所示，可以看出，回火温度升高，阀片的变形角度降低。回火温度为400℃时阀片的变形角度也符合要求。随着回火温度的升高，阀片的显微硬度逐渐降低。离合器要求弹簧阀片的HRC在48-53之间。从提高模具寿命和节约能源的角度考虑，选择回火温度为400℃，该温度下回火能满足阀片的弹性和硬度要求。

3结论

(1)设计了防止弹簧阀片热处理变形的矫正模具，模具由上模和下模构成。通过调整螺栓来调整预紧力大小，随着预紧力的增加，阀片的变形量减小。(2)相同的淬火温度处理后，分别在380℃、400℃、430℃回火，阀片的金相组织均为回火屈氏体和回火索氏体。随着回火温度的升高，回火索氏体的量增加，回火屈氏体的量减少，显微硬度逐渐降低，阀片的变形角度降低。(3)确定防止超薄弹簧阀片变形的热处理工艺为：阀片在880℃保温1min后油淬，将淬火后的阀片放入模具中，和模具一起放入400℃的炉子中保温1h，取出模具拧紧螺栓，再放到400℃的炉子中保温30min后出炉空冷。

作者：张新李媛媛王超刘伟李青春单位：辽宁工业大学材料科学与工程学院