连续式网带炉回火表面质量研究

谢仔新 章圣萍

摘 要：本文主要根据连续式网带炉在生产中出现的表面质量问题，进行分析和研究，通过工艺试验，解决回火后紧固件的表面质量问题。

关键词：网带炉;紧固件;回火;表面质量;水

连续式网带炉是紧固件热处理工艺过程中的常用热处理设备，在热处理过程中经常会碰到热处理后的产品表面存在氧化皮现象。对同行厂家进行了解和调研，发现或多或少的均存在该类现象。该现象一直困扰着紧固件的批量生产过程，特别是要求为外观本色的产品。

通过对文献资料的查询还没发现对该方面的研究，目前主要网带炉的焦距点还在热处理失效模式[1]、工艺温度和脱碳[2]。本文通过工艺验证找出问题点，并通过理论推算找到解决问题的方法并验证。

在热处理过程中出现最明显的案例为：材质为ML40Cr的卡车车轮螺母[1]，通过热处理淬火80分钟870°，回火80分钟520°后表面出现大量氧化皮并有起皮现象。为解决该问题，针对目前的现状条件反馈如下：本厂油炉目前一直存在该质量问题，之前没有。本厂水炉也存在该类质量问题，但表面的氧化皮现象较轻。外协生产（固定的厂家和设备）的产品不存在氧化皮现象，有较理想的表面质量。以上反馈的三种现象特进行初步的分析和工艺验证。

1 工艺验证和分析

1.1 通过对比同批次的车轮螺母自制和外协。为找出问题点，特进行正交工艺试验，淬火和回火温度时间全部采用同一工艺，后清洗温度和工艺均为同一工艺。试验方案如表1：

通过上述工艺验证，可以得出本厂的油炉和水炉都存在问题，只是油炉更明显。外协的油炉生产出来表面质量较好。问题可能出在本厂的回火炉上。考虑到我们的淬火炉有一定的老化，决定先更换淬火炉后在进行回火炉的更换，根据上述结论在进行后期的工艺试验和验证

1.1.1通过工艺验证分析，得出：

更换新的淬火炉后没有得到任何改善，证明与淬火炉没有关系。

1.1.2 更换新的回火炉后没有得到任何改善，证明跟炉的新旧没有关系。

1.1.3更换淬火炉和回火炉后都没得到有效的改善，再更换淬火油仍然没有得到有效的改善。

1.1.4 通过外协对比，问题应该在我们回火部分。但更换回火炉后仍然无改善。本厂水炉也存在一定的问题，只是要轻微。

通过分析问题应该出在本厂的回火炉部分，但通过更换新的回火炉后该现象依然存在。旧的回火炉为半封闭结构，新的回火炉为封闭式回火炉，理论上空气中的氧气影响因素为更小，但依然没有得到改观。那么通过上述工艺试验可以得出表面质量与淬火炉、油、回火炉均没有直接关系，更换新的依然存在问题。那么需要进一步工艺分析。

1.2 工藝分析

产品表面的氧化皮通过分析为铁锈，主要成分为Fe2O3， 没有产品氧化皮的产品表面为均匀的蓝黑色保护层，其主要成分为：Fe3O4。在高温下通过化学反应方程式可知：当有少量氧气产生FeO，适量氧气产生Fe3O4（蓝黑色），过量氧气时产生2Fe2O3（红色）。

该产品的回火温度为520°，能产生大量Fe2O3证明在反应中有大量的氧气，空气中的氧气含量为固定的比例，并且外协回火可以达到较理想的状态，证明空气的氧气含量不会产生大量的三氧化二铁。那么过量的氧气其根本原因是回火中水分过多而造成。水分在高温下产生氧气和氢气，从而产生氧气过量，那么针对水分问题继续进行分析改进。

1.3 网带炉回火中水分来源分析

通过对设备的前后进行采集可能出现水的位置。有三种可能：产品带入;冷却风扇破损漏水;空气中水分。经常检查和排查得出：冷却水管和空气中的水分原因可以排除。其主要水分的来源应该还是产品带入。

1.4 网带炉回火中的水分改善

产品带入的水分主要受产品形状影响，因产品形状为内螺纹结构，在淬火清洗提升后，在产品中残留一定的水分，从而水分进入回火炉。在设备的现有条件下需采取有效的手段减少水分的带入，采取的方法有：

1.4.1 在回火前增加大功率吹风机，对进炉前的产品进行吹风，使水珠滴出流出，

1.4.2 回火前的炉口打开，增加水汽的排放。

通过这些改善，现场采集发现进入的水分明显减少，在炉口加热位置的水分加热后产生的水汽通过炉口排放出。通过连续的1天的生产，产品表面质量得到较大的改观，得到较理想的产品表面质量。

2 试验结果和分析

2.1 网带炉回火前产品带入的过多水分会严重影响产品的表面质量，并会产生氧化皮现象。

2.2 正交试验产生的结果是回火炉内气氛而影响，因炉内有大量的过氧化气氛存在，并且改变需要长期的过程，非短期可以改变。

2.3 目前常用的连续式网带炉大多数都会存在产品水分的带入情况，设备存在设计缺陷，应在回火前增加一段网带并带烘干功能，烘干并确保进回火炉的产品表面无水分。

2.4 水是影响回火表面质量的关键因素，也是最容易被忽略的因素。

参考文献：

[1] 轮毂螺母垫片断裂失效分析 谢仔新 时代汽车，2021， （2） 153-155

[2] 基于GM标准的高强度汽车紧固件复合热处理生产技术研究 [硕士论文]谢仔新 机械工程 浙江工业大学2013

作者简介：

谢仔新（1981-），硕士学历，工程师，技术部经理，主要研究紧固件的制造工艺和技术。