瓦楞辊齿面用中频感应加热机进行淬火缺陷分析及工艺改进

瓦楞辊是压制建筑用瓦楞纸的关键零件，器材料为42crMo钢，瓦楞辊结构形状比较复杂，其沿轴向分布1-3mm的小齿条外，其径向有30mm深度饿多条浅窄槽结构，例如瓦楞辊尺寸为直径285.5mmX2300mm，齿形参数为：齿顶，直径285.52mm，齿数为230，齿高为1.65mm，齿距为3.9mm。预备热处理为调质处理，产品热处理采用中频感应加热机淬火对辊身齿面进行表面淬火强化。表面淬火硬度要求大于52HRC不允许出现微裂纹等缺陷。生产中发现，瓦楞辊中频感应加热后，工件某处缺口部位出现裂纹和剥落，造成工件失效报废。

瓦楞辊中频感应加热机淬火工艺采用100KW，8KHZ和250KW，990HZ中频感应加热机组加热，齿槽底部用石棉绳水玻璃涂实或在槽口部位置入钢丝以减少涡流，并采用中频预热和较合理的工艺参数。生产中多数工件合格，但部分工件出现开裂或剥落，在缺口处等最先产生剥落和严重裂纹。分析原因如下：

（1）中频感应加热机进行感应加热时，越接近表面其涡流越强，升温越快；工件夹角处因涡流集中出现过热，局部加热温度高或温度不均匀，均将引发工件表面产生淬火裂纹。工件裂纹处加热温度高，出现感应绝爱热尖角效应，局部涡流集中并导致淬火冷却时形成淬火裂纹。

（2）工件局部温度过高，淬火时，其组织应力和热应力加大。截面上温差越大，其体积膨胀越大，组织应力越高。工件尖角处剥落系局部温度高使该处组织不均匀引发开裂所致。

（3）该工件尺寸大，仅用中频预热大解决表层和次表层温差应力效果有限。由于工件形状比较复杂，表层与内层温差引起的热应力，是表层拉应力和内层压应力增大，并虽随温差加大而增加。工件开槽处使热源断开，因为开裂处淬火已冷透，而另一端刚进入淬火状态，因而开槽处最易造成应力集中峰值。其拉应力大于缺陷部位断裂强度时，将出现裂纹剥落和开裂失效。

除此以外，生产和试验中均发现，重复表面淬火产生淬火裂纹。这事由于淬火后表层组织残余应力呈压应力，而内层为拉应力状态。如重新快速加热，器应力发生突变，组织应力，热应力过于集中或在淬火区域产生重叠，淬火时很容易发生淬火裂纹。因为在重复淬火前，必须进行预备热处理。

综上分析，提出改进措施如下：

（1）工件淬火开口槽不加工，中频感应加热淬火合格后，采用特殊方法在需要最两边开槽，以避免该处因涡流在尖角开口部位集中产生尖角效应，导致该处出现裂纹和剥落。不开槽使该部位加热和冷却时热流连接性良好，使该部位区域和冷却均匀，因为应力减小。

（2）将工件中频预热改为路中预热，以减少工件截面上的温差，保持过度层组织状态平稳连续，注意预热温度应适宜，不可过高或过低。

（3）对返修货需重新淬火件，由于该工件此前卫调质状态，采用中，高频问回火做预备热处理，代替去应力退火或淬火前预热处理，再进行淬火返修可获得良好效果。

生产中采用上述改进工艺措施后，瓦楞辊齿面淬火表面质量优良稳定，硬度合格，消除了裂纹剥落缺陷现象，生产稳定，获得了良好的经济效益。