定时器发条工艺编制与研究

时间：2022-09-30 23:30:45 通信工程毕业论文我要投稿

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定时器发条工艺编制与研究

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定时器发条工艺编制与研究

　　摘要：本文通过大量试验编制出了定时器发条的生产工艺，满足广大用户对其机械性能及几何尺寸的要求。

　　关键词：定时器发条仪表

　　仪表发条是我厂的一种性产品，为了满足广大用户对其机械性能及几何尺寸的要求。我们做了大量的试验、吸取最佳生产方案，编制出定时器发条的生产工艺。实践证明该工艺是可行的，按此工艺所生产的产品其机械性能及几何要求都满足了用户的要求。

　　1 试验方法

　　材料：2Cr19Ni9M。几何尺寸为￠10 mm棒料。

　　对定时器发条的物理性能的影响因素较多，其主要影响因素为：化学成分、固溶温度及时间、盐浴尺寸(变形量)、定性温度及时间。我们在试验时，观察每个因素的影响时都是把其他各因素加以固定，以观察该因素影响的效果。

　　2 试验分析

　　根据上述的试验方法，所得出的效果如下。

　　2.1 原材料的化学成分对条的性能的影响

　　试验条件：固溶1180℃+8′，固溶尺寸为3.7 mm，时效处理490℃+2.00时，其试验结果见表1。

　　由表1可以看出，在其他成份大致相同的情况下，含碳量高者其强度及力矩都是较高的。但轧制效果看较差，轧出的条易裂、而且硬，轧制困难，成品条易断，脆性较大。含碳量低者其性能略低于含碳量高者，但其塑性很好，合格率高，而在原材料加氮，则其性能较低碳量有一定的提高。我们认为，材料中碳含量高，经固溶后，其中的碳化物完全溶解，均匀化。所以表现出固溶后其硬度值较高强度高，同时碳的含量高，易造成晶界腐蚀，因而使塑性下降，脆性增大，在轧制时开裂较大。所以造成工艺难度较大，成品条出现脆断。组织中加氮，在固溶时，同样以固溶状态溶入在组织中，材料的塑性很好，在经过90%的轧制型变量后，金属组织中的位错密度提高很大，形成加工硬化，而在时效处理时，有些位错被恢复，而大量的位错织构被碳、氮所形成的柯氏气团固定位，因而提高了强度。因而加氮是可行的，但含量不可过高，过高使脆性增大。

　　综上所述，我们认为含碳量以0.21%～0.25%为宜，加氮量为0.1%～0.13%，含碳量在0.24以上时，不宜加氮。

　　2.2 原材料固溶尺寸对条的性能影响

　　实验条件：固溶1180℃+8′，时效处理490℃+2.00，成份C：0.22%，其试验结果见表2所示。

　　从表2可以看出，固溶尺寸越大，则其形变量越大，那么位错密度就越高。即加工硬化效果就越大，在时效强化后条的抗拉强度也随之提高，但是当变形量过大时位错密度高到一定程度时，便形成微裂纹，使成品发条脆性增大，使废品率提高。另外当变形量大到一定程度时，其力矩的提高幅度并不高。见图1。但形变低时，其强化效果不佳，在尺寸为4.2 mm左右时，其效果较好，且轧制效果也好。变形量对力矩的落差影响不大，因此我们采用4.2 mm左右的固溶尺寸。

　　2.3 固溶温度的影响

　　试验条件：固溶尺寸3.7 mm，成分C：0.22%，时效处理490 ℃+2.00，固溶时间：8分钟。试验结果见表3。

　　由表3可知，固溶温度的变化对成品发条的硬度、抗拉强度影响是很小的，对力矩的影响也不明显，温度高能使材料的固溶度达到较好的程度，碳化物溶解的较多。在1250 ℃时处理的材料轧制效果较差，可能是金属组织中的晶粒变大，或是由于温度过高，组织中产生过烧现象，综上所述我们认为固溶温度为1180 ℃左右为宜。

　　2.4 固溶时间的影响

　　试验条件：固溶1180 ℃，尺寸3.7 mm，成份C：0.22%，时效处理490 ℃+2.00。其试验结果见表4。

　　由表4可知，固溶时间长的其效果好，在1180 ℃时，首先说材料是达不到过热和过烧的，那么时间长，材料中的碳化物溶解的较多，均匀化程度较好，所以表现出固溶后的硬度较低，轧制效果也好。碳原子的均匀化对后续的时效强化是极有好处的，这样时效使其柯氏气团的碳化物微粒更是均匀、弥散，大粒的硬化物较少，对发条的力矩也有提高。根据金属组织中的碳及其成份扩散过程，化合物的溶解时较快些，而均匀化是需要较长的时间的，因此我们认为长时间是好的。从经济效果考虑，取固溶时间为8 min时合适的，时间太短其碳化物的溶解度扩散是极不充分的，对材料的性能无好处。

　　2.5 时效温度的影响

　　试验条件：固溶1180℃+8′，尺寸3.7 mm，成份C：0.22%，时效时间为2.00小时，其试验结果如表5。

　　由表5可知，时效强化是存在一个最佳温度区，在该温度时，其硬度及抗拉强度都是达到最大值，同样发条的力矩输出也是符合这个规律的，它们的变化规律由图2可清楚的反映出来。在520 ℃时，其组织中的碳化物析出是较为均匀、弥散的，是较理想的碳化物气团，对位错的移动阻力最大，因此效果最好，而过高的温度，金属组织中的碳化物聚集长大，破坏柯氏气团的作用，同时，将由冷轧变形所造成的高位错密度经高温时效使位错被恢复，或被再结晶，因而发条的强度及力矩下降。若温度低，将造成碳化物形核量不足或形成不了柯氏气团，故强化效果不佳，因此我们认为时效的温度应为520 ℃为宜。

　　2.6 时效时间的影响

　　试验条件：固溶1180℃+8′，尺寸3.7 mm，成份C：0.22%，时效温度为490℃，其试验结果如表6所示。

　　由表6可知，在温度一定的条件下，时效时间是一个主要的参数，此试验所取的温度是较低的，非理想温度。但从表6我们可以找出一些规律性的东西，在该温度的条件下，时间长一点事有利于时效强化的，但不可过长，过长了同样会使强度下降。碳原子及金属原子的扩散速度是很慢的，所以在低温度时应长一点时间，高温时应短一点时间。高温时效的效果不好，易过时效，所以我们认为在目前的装炉量及加热条件下时效工艺为520 ℃+2.00小时。

　　2.7 粗、精轧制的下压量及轧制道次对成品率的影响

　　为了保证轧制后发条的平度、直度及表面质量，我们经过试验认为，每次下压量不易过大，变形量以10%为宜，这样方可保证发条的尺寸均匀性好，可提高发条的弹性。因此我们就现有的轧机编制出轧制道次及下压量，实践证明可行，所以保证质量。

　　3 结论

　　我们根据这些试验及实践的考验，编制出了定时器发条的生产工艺，按该工艺生产出的发条其性能及几何尺寸是可以得到保证的。

　　参考文献

　　[1] 北京钢铁学院.金属学[M].

　　[2] 热处理原理[M].大连工学院.

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