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气体渗氮密集式装炉的应用范围

气体渗氮密集式装炉的应用

锁轴在连杆式注塑机中作为连杆之间的连接关节，在注塑机生产周期内起到承受连杆快速往返力矩传递的作用，推动注塑机模板的开合动作。因此,要求锁轴具有良好的整体塑韧性、强度，以及较高的表面耐磨性。常见的注塑机锁轴材质为中碳合金结构钢，下料后经过调质和机加工，后进行渗氮及抛光处理。

本文以钢注塑机锁轴为研究对象，井式渗氮炉进行气体渗氮处理，采用两种不同的装炉方式，匹配不同的工艺参数得到符合技术要求的零件渗氮效果，同时提升了生产量。

1.产品对象及技术要求

选取一种注塑机常用锁轴零件，尺寸为φ140 mm×720 mm，材质为合金结构钢，气体渗氮前已进行调质处理，基体组织为回火索氏体。调质后硬度260～300HBW。气体渗氮前的零件形状。

气体渗氮后要求锁轴表面硬度≥850HV10，有效硬化层深≥0.5mm，脆性和脉状氮化物级别≤2级，不得出现针状或鱼骨状氮化物。有效硬化层深采用硬度法检测。

2.装炉方式的选择

(1)均匀间隔分布式装炉

为了使零件能获得均匀的渗氮层，每根锁轴装炉时均间隔开，装炉方式为底部承重盘承重，中间夹一层扶正网盘，此扶正网盘上均匀分布着等间距的圆孔，零件从这些圆孔中插入即可。图2所示为现场实际完成装炉后准备进炉渗氮的零件。此方式为常见的装炉方式。

（2）密集团聚式装炉

由于均匀间隔分布式的装卸炉现场操作较为不便，零件在插入扶正盘圆孔时易与其发生碰撞造成表面缺陷，工人需非常耐心操作桥式起重机，装炉和卸炉耗时长，工人劳动强度较大。

在装炉时尝试采用将零件密集式摆放，如图3所示。零件之间仅留肉眼可见的缝隙，装炉完成后采用捆扎等方式加固，防止零件在桥式起重机吊运过程中倾倒。这种方式可比均匀间隔式的装卸炉提高2～3倍效率。

我公司对于锁轴采用的是常规的二段式渗氮工艺，510℃进行强渗25～28h，540℃进行扩散22～24h。这是适用于均匀间隔装炉的工艺参数。

为了匹配密集装炉的零件，适当调整工艺参数，分别在强渗和扩散阶段增加了2～4h，确保密集装炉零件终能符合既定技术要求。

4.气体渗氮设备与工装要求

（1）气体渗氮设备的要求

均匀间隔分布的零件有利于炉内气氛的流通，因此，此种装炉方式对于气体渗氮设备而言要求并不高，炉内风扇风速中速或低速即可。

密集团聚式的零件由于零件之间仅有微小的间隙，炉内气氛难以流动，对于设备而言要求必须配置大功率风扇，控制炉内风速，流动均匀。

（2）气体渗氮工装的要求

均匀间隔分布装炉的零件，由于采用扶正盘插入式，对于扶正盘尺寸要求精度高，且扶正盘圆孔需圆弧过渡，一旦零件撞上圆孔后避免碰伤。圆孔尺寸过大会造成装炉后零件的不够垂直，影响渗氮变形量，甚至倾斜的零件与圆孔摩擦造成表面划伤。圆孔尺寸过小会造成装炉时难以插入，影响操作可靠性。

密集团聚式工装则避免了扶正盘等问题，需要考虑的是零件装炉量加大后，工装底盘的承载能力。特别是渗氮工装使用寿命一般在3年以上，必须考虑多次渗氮后工装的变形量可控。

5.锁轴气体渗氮检测结果分析

将锁轴分别采用密集团聚式和间隔分布式装炉一筐，并在装炉后的零件外侧和中心分别放置1个渗氮试样。渗氮试样随同锁轴一起调质。

（1）硬度梯度和有效渗氮层深度

4个渗氮试样的硬度梯度曲线。可看到试样的表面硬度基本保持920HV，其中密集装炉外侧试样表面硬度960HV。从曲线走势比较，密集装炉试样的硬度梯度较陡，特别在离试样表面0.2mm、0.3mm处，硬度值比均匀间隔装炉的试样分别低了107HV0.3和75HV0.3。密集装炉2个试样的有效渗氮层深度为0.5mm、0.51mm，均匀间隔装炉的2个试样有效渗氮层深度为0.56mm、0.58mm。

（2）脆性级别和渗氮物级别

密集团聚式锁轴内部中心试样的脆性级别和渗氮物级别，依据GB/T 11354—2005《钢铁零件渗氮层深度测定和金相组织检验》判定，脆性为1级，渗氮物级别2级，无针状或鱼骨状渗氮物。

6.结语

(1)密集团聚式装炉相比均匀间隔分布式装炉，可大幅度提高装卸炉效率，并减轻了操作者的劳动强度。

(2)密集团聚式装炉对于要求气体渗氮炉具有优良的气氛循环流通能力，工装务必考虑装炉量加大后的承载能力和变形量控制范围。

(3)密集团聚式装炉可应用于硬度梯度要求相对较低的零件，在近似相同的工艺条件下可获得与均匀间隔装炉一致的表面硬度、有效渗氮层深度、脆性和渗氮物级别。

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怎么来检测合金板质量是否合格?

1.合金板如果在加热时工件表面附着油,油附着部位的氧化皮厚度和其他部分的氧化皮厚度和组成就不同,而且会产生渗碳。氧化皮下基体金属被渗碳的部分将严重地受到酸的侵蚀。重油烧嘴初燃烧时所喷出的油滴,若附着在工件上,影响也很大。所以,操作大员不要用手直接触摸合金板件,不要使工件沾上新的油污。

2、工件表面如有冷加工时附着的润滑油等,必须在三氯乙烯脱脂剂、苛性钠溶液中充分脱脂后再用温水清洗,然后再进行热处理。

3、合金板如果表面有杂物,特别是有机物或灰附着工件上时,加热当然会对氧化皮有影响。

4、合金板炉内气氛的差异炉内气氛在各局部的不同,氧化皮的形成一也会有变化,这也是造成酸洗后不均匀的原因。所以,在加热时,炉内各部位的气氛必须相同。

5、与加热工件直接接触的物体,必须经过充分烘干才能使用。但是,烘干后如在常温下放置,在湿度高的情况下,水分仍会凝聚在工件表面上。所以,好是在使用前烘干。

前有残存的氧化皮,加热后有氧化皮残存的部位和没有氧化皮的部位,会出现氧化皮的厚度和成分上的差异,引起酸洗后表面不均匀,所以不仅要注意终的热处理,而且也要充分注意中间热处理和酸洗。

合金板前有残存的氧化皮,加热后有氧化皮残存的部位和没有氧化皮的部位,会出现氧化皮的厚度和成分上的差异,引起酸洗后表面不均匀,所以不仅要注意终的热处理,而且也要充分注意中间热处理和酸洗。所产生的氧化皮有差异。所以,在加热时必须使处理件不直接接触火焰口。

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