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弹簧夹头是机床夹具中一种特殊的夹紧机构。内缩式弹簧夹头,主要用于夹紧轴类零件或环类零件的外圆基准面。外胀式弹簧夹头主要用于夹紧环套类零件的基准孔,又称为心轴或胀胎。


弹簧夹头适用于批量较大的加工,为保证产品具有较高的加工精度和生产效率,该夹头必须具有定心精度高、操作方便迅速(即簧瓣弹性适中),使用寿命较高(即耐磨性能好、韧性高)等性能,而这些使用性能的获得,除依靠结构设计和机械加工工艺等方面的因素外,热处理也是比较关键的因素。弹簧夹头的热处理一般情况下我们采用高频加热机来完成。今天,我们就简单说一下弹簧夹头的高频热处理工艺。


不同的弹簧夹头由于其原材料的不同,其热处理工艺也有很大的不同,今天,小编无法给大家一一进行介绍,就以我们常见的GCr15钢制弹簧夹头为例,简单的给大家说一下其高频热处理工艺。

GCr15钢具有高硬度、高耐磨性、高强度的性能。Cr的作用是增加钢的淬透性,当w(Cr)=1.5%时,厚度25mm以下的零件在油中可以淬透。 铬与碳所形成的(Fe,Cr)C合金渗碳体比一般的Fe3C稳定,能阻碍奥氏体晶粒增大,减少钢的过热敏感性,使淬火后能获得细针状或隐晶马氏体组织,增强钢的韧性。Cr还有利于提高低温回火时的回火稳定性。GCr15钢的淬火温度要求十分严格,以840-845℃为宜。若淬火温度偏低,致使淬透性下降,韧性和疲劳性能也降低;若淬火温度过高,碳化物溶解过多,会引起过热,使马氏体针粗大,综合性能变差,残留奥氏体数量增多,变形和氧化脱碳加剧,所以选择合适的淬火温度很重要。在使用高频加热机淬火后应立即回火,回火工艺为150-160℃x2-3h,回火后金相组织为极细的回火马氏体和均匀分布的细粒状碳化物及少量的残余奥氏体。回火后的硬度为60-65HRC。   

弹性夹头由于其结构特殊(壁厚悬殊大),使用性能要求高,且对各部分性要求不一样。如对头部(即工作部位),要求有足够的硬度和耐磨性,硬度要求58-63HRC。此部分外圆(或内孔)呈圆锥状,壁一般较厚。故热处理要求主要是保证其硬度和耐磨性,如热处理不当,将严重影响其精度和寿命。对弹性部分则要求具有较高的弹性和适当的韧性,硬度约为40~45HRC,且要求在自由状态下能自由胀大或缩小0.1-0.3mm。此部分壁厚度较薄,一般为1-3mm。故对弹性部分的热处理是弹簧夹头的难点,如果处理不当,会出现以下三种情况:①硬度低、弹性差,失去弹簧夹头的使用性能;②硬度高,操作费力;③出现脆性、易折断。尾部是导向部分,无特殊要求,一般和弹性区同规,硬度要求40-45HRC。

GCr15钢制弹簧夹头的热处理工艺为:采用高频加热机进行400-450℃X2min/mm 的预热热处理,本工序主要考虑形状复杂的GCr15钢在采用高频加热机加热时,热应力有引起变形和开裂的危险。使用高频加热机加热至840-845℃(先将头部置于液中,保温一定时间后,再全部入液,以0.5min/mm保温)。本工序主要考虑控制由于壁厚薄不匀引起的热变形,故采用阶梯式加热法。冷却用L-AN32全损耗系统用油,冷透。淬火后的金相组织为隐晶马氏体、碳化物和残留奥氏体。

弹簧夹头作为机床的重要组成部分,其质量对机床的整体运行起着至关重要的作用,因此,掌握弹簧夹头的热处理工艺是非常重要的。今天,我们简单介绍了一下GCr15钢制弹簧夹头的高频热处理工艺,希望大家会喜欢。