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1、 探索弹簧钢调整垫片的工艺生产整合 黄晓芳摘 要：65Mn弹簧钢调整垫片在淬火后出现氧化脱碳现象，导致平面度、粗糙度差、机械性能指标下降及废品率高等问题，在不增加生产成本的前提下，采用经过热处理与精磨处理的不锈钢1.4310材料代替65Mn弹簧钢，经验证，各项机械性能指标满足生产要求，零件的外观质量及防锈性得到提高，并对该材料加以扩展应用，取得良好效果。通过实施，不仅提高工艺生产的规范性、可靠性、有效性，为管控工艺生产风险、降低工艺生产成本提供有效支撑，并且能快速响应、满足多品种、小批量的工艺生产需求。关键词：弹簧钢;不锈钢;淬火;机械性能;外观质量：TH136 ：A ：1671-2064（2
2、019）03-0065-02调整垫片，一般材质选用60Si2MnA、65Mn等弹簧钢，技术要求有冷硬态或淬火态，其中淬火态要求的较少。为降低产品制造成本，实现材料选用的规范化、标准化，公司对弹簧钢仅规定了65Mn一个材料品种，并且规定相关的供货状态是热轧、冷拉，供货品种是热轧圆钢、冷拉钢板、钢带，其中冷轧钢带的公称厚度有0.10mm0.50mm，总计9个规格。1 存在的问题有淬火要求的65Mn调整垫片，其工艺规程一般是：10工序-铆加剪切下料;20工序-铆加割外形;30工序-铆加划孔;40工序-铆加钻孔;50工序-热处理淬火。针对65Mn弹簧钢钢带的淬火处理，没有专用设备。其淬火工艺生产过程是
3、用箱式电阻炉加热后加压淬火，现有工艺生产方法带来的质量问题是：（1）外观质量不佳。淬火后调整垫片的表面，有氧化脱碳现象，平面度、粗糙度差，且很难通过热压校正、表面喷砂、表面砂光/抛光、化学处理等工艺方法消除以上不良质量因素;（2）机械性能指标降低。同样由于氧化脱碳、粗糙度、平面度等不良因素的存在，给调整垫片的机械性能指标，如抗拉强度、伸长率、弹性模量等带来负面影响;（3）淬火后，表面氧化脱碳降低了零件的精度尺寸;（4）工艺生产废品率高，大约15%，主要原因是氧化脱碳导致硬度不达标。因此，基于65Mn弹簧钢钢带的调整垫片的工艺生产，面临极大困难，这些问题成为影响生产进度的瓶颈，亟待解决。2 原因
4、分析调整垫片工艺生产出现难题的直接原因是相关淬火工艺技术的落后，市场上有现成的淬火态65Mn弹簧钢钢带，但由于原材料采购起订量的要求导致其购买成为瓶颈。因此解决问题的方法有：（1）提高公称厚度0.5mm的65Mn弹簧钢钢带的工艺淬火技术，引进专用淬火设备，但相关的成本较高;（2）增加下料厚度，先粗加工成形，利用原有设备淬火，再通过磨床精加工，保证精度，这样会增加加工道序，加工周期会变长，相应的成本会增高;（3）购进批量的淬火态弹簧钢带，这样会导致库存积压，占用大量资金;（4）寻找满足调整垫片性能要求，能便利化采购，作为制成品或半制成品市场化供应的调整垫片基础件。3 工艺技术与生产的探索为解决调
5、整垫片的工艺生产难题，技术人员协调相关研发、生产、装调人员进行了积极探索。查询到了可以满足调整垫片性能要求的不锈钢1.4310（德标;德国H+S;德国Fein）新材料。市场上有经过热处理与精磨处理的制成品/基础件供应，硬度HRC43-HRC47，采用小包装（如0.2 *50*300/10片/盒），不锈钢1.4310材料调整垫片基础件供应信息见表1。由于不锈钢1.4310材料调整垫片基础件已经有硬度HRC43HRC47，因此，替换材料后的工艺生产将省略热处理工序，在加工中不因热处理而产生报废，并且零件表面无氧化皮，外观质量及尺寸精度得到保证，减少了加工道序，缩短了生产周期，相应的成本会降低。3.
6、1 材料性能分析调整垫片一般应用在有位置调整要求的零部件中，在调节过程中往往有轴向或径向的微量移动，在工作过程中其相应的移动或变形往往是0.01mm量级，因此，垫片材料的抗拉强度并非越高越好，其伸长率及弹性模量等塑性、弹性指标应该是主要的机械性能指标。3.2 成本分析不锈钢1.4310材料基础件供应商报价，0.2*50*300/10片/盒价格为95元，每片折合9.5元。以Y2FBF415PAC00调整垫片图样尺寸0.2*21.2*162/工艺下料尺寸0.2*24* 166为例，每片不锈钢1.4310材料基础件可以制作2件，材料成本折合4.75元/件。如按原有工艺生产规划实施淬火，每件淬火成本：
7、0.3h/单件淬火工时*15元/每小时淬火工时成本=4.5元。按65Mn成本27.35元/公斤计算，每片65Mn钢带材料成本约0.18元，则原有工艺生产成本是4.5+0.18 =4.68/件。結合综合运用、不浪费原则，替换后相关其他工艺工序不变的情况下，替换后理论上增加工艺生产成本 4.75-4.68=0.07元/件。氧化脱碳等负面因素导致淬火生产中往往不能实现100%合格，一般有约15%的废品率存在。以每批次40件为例，以不锈钢1.4310基础件代替原有工艺方法后每件Y2FBF415PAC00调整垫片可以降低生产综合成本：（40*15%*4.68-40*0.07）/40=0.667元。因此，
8、以Y2FBF 415PAC00调整垫片测算，工艺方法替换后每片生产综合成本将降低0.667元。3.3 有效性评价淬火后即使合格的65Mn调整垫片，表面也必然存在氧化皮等痼疾，降低调整垫片的实际塑性伸长率、弹性模量及拉伸强度等性能指标，不锈钢1.4310材料替换65Mn，材料的工艺生产整体有效性评价见表2。表中可以看出，原有65Mn调整垫片的实际性能指标，与新的工艺生产材料不锈钢1.4310的相关性能指标相近，或相当，并且其原材料采购方式灵活，零件外观显著提高，生产成本降低，因此，不锈钢1.4310材料替换65Mn材料理论上可行。3.4 相关工艺生产探索实验申请了不锈钢1.4310（德标;德国H
9、+S;德国Fein）材料部分代码，见表3。依据代码购置、加工后应用于ZL29烟枪部件。经现场调试测试，及分别发往不同的卷烟厂投入应用，经反馈，效果良好。经扩展应用，顶盖控制弹簧片零件也已经采用该材料进行替换，替换前后零件的外观质量对比见图1。替换前，零件加工共有7个道序，其中包含有两道热处理工序：退火和淬火，替代后，零件仅需要3个道工序即可完成。替换后，不产生热处理道序报废，表面无氧化皮，尺寸得到保证，外观质量大幅提升，加工周期明显缩短，生产成本降低。经安装在设备上运行调试，效果良好。4 结语采用经过热处理与精磨处理的不锈钢1.4310材料代替65Mn弹簧钢，不仅实现了调整垫片工业基础件的升级换代，提高了产品外观质量，保证了零件尺寸精度，满足了生产需求。并对该材料拓展应用，取得了良好的效果。通过替换，克服了原有工艺生产方法的弊端，为提高工艺生产的规范性、可靠性、有效性，管控工艺生产风险、降低工艺生产成本提供有效支撑，能快速响应、满足公司多品种、小批量的工艺生产需求。 -全文完-
