中频淬火凸轮轴磨削裂纹产生原因及对策.docVIP

中频淬火凸轮轴磨削裂纹产生原因及对策 林柏春　魏国芳 【摘要】　对球墨铸铁中频淬火凸轮轴磨削裂纹产生的原因进行了分析。认为磨削工艺不当，产生了过高的磨削热，使凸轮浅表层组织回火过度，硬度大幅下降，从而产生极大的拉应力是磨削裂纹产生的主要原因。采取对策后取得了较满意的效果。关键词：凸轮轴　磨削热　回火过度　残余应力　磨削裂纹 Cause　of　Grinding　Cracks　on　Medium　FrequencyInduction　Hardened　Cam　Shaft　and　Countermeasure　　Lin　Baichum，Wei　Guofang　（Changzhou　Diesel　Co．，Ltd．，Changzhou　213002） 【Abstract】　The cause of the grinding crack on medium frequency induction hardened cam shaft made of spheroidal cast iron was analyzed．It was found that the grinding process was unsuitable，thus too much grinding heat was produced and near surface zone of the cam shaft　was　overtempered，which resulted in very high residual tensile stress and drop in hardness in this zone．Those are the main causes of the grindi gcracks．Proper countermeasures were adopted and quite satisfying effects were obtained．Key words：cam　shaft，grinding　heat，overtempering，residual　stress，grinding　cracks1　前言　　我厂S195柴油机凸轮轴材料为QT600-3（稀土-镁球墨铸铁），热处理技术要求：正火后珠光体量≥75%，碳化物＋磷共晶总量＜5%，凸轮表面中频淬火后硬度达到45～50HRC，淬硬层深度1.5～4.5mm，淬硬层表面组织3～6级。凸轮轴磨削后磁粉探伤时发现有磨削裂纹，废品率有时高达20%，为此我们对磨削开裂的凸轮轴进行了金相、表层显微硬度梯度、残余应力等试验，揭示了磨削裂纹产生的原因，采取了相应的对策，并取得了较满意的效果。2　磨削裂纹的宏观形态　　凸轮磨削表面呈微黄色，有少量烧伤焦斑，裂纹宏观形态见图1。裂纹多数呈条状，单条或多条平行于磨削方向，周向分布在凸轮基圆及两侧表面，裂纹长度5～40mm，长短不一，间断或连续，严重时贯穿整个凸轮表面，少数呈放射状和龟裂状。  图1　凸轮轴裂纹宏观形态 3　试验内容及方法3．1　金相分析　　将开裂的凸轮轴按图2所示切开，去除线切割的热影响层，制成1号样，进行裂纹金相分析，其淬硬层组织见图3，心部组织见图4，裂纹形貌见图5。对同工艺中频淬火未回火的凸轮轴，按图2所示制成2号样，进行淬硬层表面金相组织级别评定，其淬硬层表面金相组织见图6。 图2　凸轮轴试块 图3　1号样中频淬火硬化层组织　×100　淬硬层深3.7mm 图4　1号样凸轮心部组织　×500  图5　1号样凸轮磨削裂纹形貌　×100 3．2　磨削开裂凸轮表面层显微硬度梯度试验　　对1号金相试样表层进行显微硬度梯度试验，硬度点的位置避开石墨在基体上进行，结果见表1。 表1　1号样淬硬层表层显微硬度梯度 距表面距离／mm 0.03 0.06 0.09 0.12 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.70 0.80 基体硬度HV0.2 473 490 490 528 548 584 603 603 598 617 617 593 617 617 617 617 宏观硬度HRC 41.2 42.7 44.7 44.7 45.7 48.2 48.7 48.7 48.7 49.7 49.7 48.7 49.7 49.7 49.7 49.7 注：宏观硬度值是依据基体硬度考虑石墨因素用试验对照方法得出的，试验方法略。 3．3　凸轮表层残余应力试验　　我厂凸轮轴磨削工艺是采取砂轮纵向进给一次完成的，先大进给量粗磨，后转入小进给量精磨，最后转入无进给量的光磨。为了揭示磨削前后及磨削过程中的粗、精、光磨阶段凸轮表层残余应力的变化规律及与磨削裂纹的关系，取3支同批