水基淬火液在鋁合金鈑金件淬火中的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間:2016-11-18 09:43:10
水基淬火液是一種聚合物淬火介質(zhì),主要由高分子聚合物、殺菌劑、活化劑及水構(gòu)成。其為黏性的綠色溶液,不含亞硝酸鹽類(lèi)或其他任何有害物質(zhì),與水無(wú)限溶解。通過(guò)下面的介紹來(lái)了解一下水基淬火液在鋁合金鈑金件淬火中的應(yīng)用。
水基淬火液的基本特性
濁點(diǎn)及逆溶性:水基淬火液為可逆溶性聚合物淬火介質(zhì),濁點(diǎn)溫度為70℃,pH值(5%/20℃)為8.8~9.2。
冷卻特性:一定濃度的水基淬火溶液冷卻熾熱金屬時(shí),金屬表面溶液濃度很快達(dá)到逆溶點(diǎn),聚合物析出,黏附在金屬表面,形成一層聚合物隔離膜。隔離膜導(dǎo)熱性差,并有隔熱作用,從而降低了冷卻速度。通過(guò)改變?nèi)芤簼舛?、溫度、攪拌速度,?duì)淬火冷卻速度進(jìn)行調(diào)節(jié),獲得水一油之間合適的溶液濃度,既可以獲得滿(mǎn)意的力學(xué)性能,也可使零件變形降至最低。
圖1為水和2種不同濃度水基淬火液的冷卻特性曲線,采用IVF儀進(jìn)行測(cè)定,探頭初始溫度為850℃。
從圖1中可以看出,冷卻速度曲線呈“C”形,在冷卻初始階段,水基淬火液析出的聚合物很少,探頭表面的聚合物隔離膜還沒(méi)有形成,此時(shí)水基淬火液的冷卻速度與水相差不大。隨著B(niǎo)W水基淬火液中聚合物析出逐漸增多,探頭表面隔離膜逐漸形成。溶液濃度越高,隔離膜厚度越厚,冷卻速度越慢,此時(shí)V25%<V18%<V水。在冷卻的末段,低溫階段的冷卻速度小,主要是由于低于逆溶點(diǎn)溫度,探頭表面隔離膜不能向介質(zhì)逆溶完,隔離膜的隔熱效果一直維持,同時(shí)溶液中的聚合物在低溫階段運(yùn)動(dòng)緩慢、流動(dòng)性差、對(duì)流熱傳導(dǎo)效果差。低溫階段冷速慢,能夠有效減少組織應(yīng)力,降低淬火應(yīng)力。
水基淬火液在鋁合金鈑金件淬火中的應(yīng)用工藝試驗(yàn)
試驗(yàn)材料:2A12退火狀態(tài)板材,板材厚度分別為0.8、1.2、2.5、4mm4種。
PAG淬火液配制:淬火原液與水配制成18%和25%2種濃度,采用WYI-Ⅲ手持折光儀進(jìn)行測(cè)定和調(diào)整。
試驗(yàn)方法:按GB6397-86規(guī)定加工的力學(xué)性能試樣,依據(jù)GB/T228《金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法》在CMT5504萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸試驗(yàn);按HB5201《變形鋁合金過(guò)燒金相檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行金相組織檢測(cè);按HB5255《鋁合金晶間腐蝕及晶間腐蝕傾向的測(cè)定》選用力學(xué)性能試驗(yàn)中σ0.2低試樣進(jìn)行晶間腐蝕檢測(cè);變形試驗(yàn)對(duì)比試樣選用0.8mm×300mm×300mm方形、0.8mm×100mm×300mm長(zhǎng)條形2種試樣,進(jìn)行最大變形量檢測(cè)。
水基淬火液在鋁合金鈑金件淬火中的應(yīng)用試驗(yàn)結(jié)果與分析
晶間腐蝕試驗(yàn):選用0.8mm厚度采用18%聚合物淬火液淬火并時(shí)效后σ0.2最低的試片,切取試片,經(jīng)打磨,拋光,浸入在100mL蒸餾水加2mL的HCI及3g的NaCl溶液中,溶液溫度保持在(35±1)℃,腐蝕24、48、72h后用DMIRM金相顯微鏡(200×)下觀察,未發(fā)現(xiàn)晶間腐蝕。
金相組織:不同厚度金相組織試樣,經(jīng)磨制、拋光后采用氫氟酸溶液(0.5% HF+99.5% H2O)浸蝕后,用DMIRM金相顯微鏡(500×)觀察未發(fā)現(xiàn)過(guò)燒金相組織。
殘液對(duì)表面處理的影響:試樣采用水基淬火液淬火并時(shí)效后,試樣表面會(huì)有部分殘液,經(jīng)熱水洗凈后,試樣陽(yáng)極化并噴漆后,經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證未發(fā)現(xiàn)對(duì)表面處理有任何影響。
變形對(duì)比:試樣越薄,零件淬火變形越大,因此選用厚度為0.8mm試樣,分長(zhǎng)條形和正方形2種形狀,采用25%、18%2種濃度的BW水基淬火液和水進(jìn)行淬,火后變形對(duì)比。正方形試樣采用水淬火后變形量最大,測(cè)定達(dá)46mm,采用18%濃度水基淬火液淬火后,最大變形量為12mm;采用25%濃度水基淬火液淬火后,最大變形量為7mm。長(zhǎng)方形試樣采用水淬火后變形嚴(yán)重,除有翹曲外還有扭曲,其最大變形量達(dá)19mm,采用18%濃度水基淬火液淬火后,最大變形量為6mm,采用25%濃度水基淬火液淬火后,最大變形量為3mm。
淬火液可有效降低淬火變形,試樣采用水基淬火液淬火后與水相比,變形量減少80~90%。同時(shí),在保證力學(xué)性能及金相組織滿(mǎn)足要求的前提下,水基淬火液濃度越高,試樣淬火后變形越小。
水基淬火液在鋁合金鈑金件淬火中的應(yīng)用統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,厚度>2.5mm的2A12鈑金件采用水基淬火液淬火后,變形量很小,基本不需校正,厚度<2.5mm的2A12鈑金件淬火水基淬火液淬火后,與水相比可有效降低淬火變形,尤其是大型復(fù)雜薄壁鋁合金鈑金件上應(yīng)用效果明顯。
水基淬火液在鋁合金鈑金件淬火中的應(yīng)用結(jié)論
水基淬火液具有冷卻速度可調(diào)的顯著特點(diǎn),其冷卻速度比水小。
鋁合金鈑金件采用水基淬火液淬火并時(shí)效后獲得的力學(xué)性能,與試樣采用水淬火時(shí)效后獲得的力學(xué)性能相比,處于同一水平。水基淬火液能夠滿(mǎn)足鋁合金材料和制品的淬火性能要求。
對(duì)采用25%和18%2種濃度水基淬火液淬火的硬鋁合金材料,未發(fā)現(xiàn)晶間腐蝕現(xiàn)象及過(guò)燒組織,滿(mǎn)足硬鋁合金材料和制品的組織要求。
水基淬火液在鋁合金鈑金件淬火中的應(yīng)用可顯著鋁合金鈑金件的淬火變形,與水相比,淬火變形降低80%~90%。在保證零件力學(xué)性能前提下,水基淬火液濃度越高,降低淬火變形效果越好。部分鋁合金鈑金件采用水基淬火液淬火后,基本不需校正,可有效降低生產(chǎn)成本,縮短產(chǎn)品研制周期,在解決大型復(fù)雜薄壁鋁合金鈑金件淬火效果明顯,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
相關(guān)鏈接