錢曉亮，王連義，朱序，趙國偉，朱曉英，于正偉，于春龍，徐宇航

（北方華安工業(yè)集團有限公司，齊齊哈爾 161046）

某產品零件因其型面復雜、溝槽多，力學性能要求高，所以采用可控氣氛工藝方式進行成品熱處理［1—3］。原熱處理工藝流程為:淬火加熱→油淬→堿水洗（三堿溶液）→熱水洗→抽檢硬度→回火加熱→檢硬度，但在連續(xù)幾年生產過程中，成品熱處理后零件表面存在殘留物，造成下道磷化處理工序表面質量不合格，零件80%需要進行反復表面退漆、打磨處理，既增加了生產成本又拖延了生產進度，成為制約產品加工進度的瓶頸，因此，提高該零件成品熱處理后表面質量，是公司迫切需要解決關鍵問題之一。為解決這一問題，查找影響熱處理后表面質量的關鍵要因，經過多次摸索試驗、小批量生產試驗，最終確定熱處理工藝流程為:淬火加熱→油淬→堿水洗（MT-29清洗劑）→一次熱水洗→二次熱水洗→檢硬度→回火加熱→檢硬度，該零件經熱處理后，進行磷化、電泳涂漆處理，其表面質量全部滿產品要求。

1 試驗

1.1 銑油與冷卻液

某產品零件熱處理之前的工序為銑槽，銑槽采用銑油和冷卻液。人為對熱處理前零件浸入銑油和冷卻液中，試驗料各4件，驗證銑油和冷卻液對零件熱處理后表面質量的影響情況。

為進一步驗證，試驗1爐（66件），在熱處理前增加一道堿水洗，堿水洗過程見后述。

1.2 清洗劑

1.2.1 自配三堿清洗劑

堿液質量濃度要求［4—6］:NaOH 為40 ～50 g/L;Na2CO3為20～30 g/L;Na3PO4為50～70 g/L。

對生產用三堿清洗劑溶液進行分析，NaOH，Na2CO3，Na3PO4質量濃度分別為 44，24，55 g/L，質量濃度滿足工藝規(guī)定的要求。

清洗機五段工藝計時器分別定時為:浸泡5 min，擺動 5 min，撇油 5 min，噴淋 5 min，烘干 5 min。

1.2.2 MT-29專用清洗劑

MT-29為工業(yè)清洗劑高壓噴射清洗金屬零部件表面油污而特制專用清洗劑［7—8］。數量:15桶，20 kg/桶，采用普通自來水稀釋，稀釋比例為1∶（10～15），堿度采用pH試紙測定，要求pH值≥13。

清洗機五段工藝計時器分別定時為:浸泡5 min，擺動 5 min，撇油 5 min，噴淋 5 min，烘干5 min。

1.3 熱水洗

1.3.1 一次熱水洗

熱水槽自制，溫度要求:70～90℃，清洗時間要求:≥5 min。

規(guī)范要求:將料筐用吊車吊至水槽中，料筐要在水槽中上下移動，移動次數不少于10，確保零件表面無殘留堿液后吊出，然后用風槍將零件表面吹干。每次清洗后，人工將水槽中水面上浮油清理干凈，確保在下次清洗過程中，水保持清澈。

1.3.2 二次熱水洗

采用2個熱水槽，連續(xù)清洗，清洗溫度、時間及工藝規(guī)范與一次清洗相同。

2 試驗結果及分析［9—12］

2.1 銑油與冷卻液對零件熱處理后表面質量的影響

將8件試驗料與正常料一同進行熱處理試驗。試驗結果與正常零件（未涂抹銑油和冷卻劑）相比，表面質量基本一致。

為了驗證因上道工序使用銑油和冷卻劑對零件熱處理后表面質量帶來的影響，在熱處理前增加一道清洗工序。清洗后檢查外觀，零件表面干凈，試驗1爐共66件，清洗后再裝入淬火爐加熱。熱處理后觀察其表面質量，仍存在殘留物。說明銑油和冷卻液對零件成品熱處理后的表面質量影響很小。

2.2 清洗劑對零件熱處理后表面質量的影響

2.2.1 三堿清洗劑

采用三堿清洗劑清洗零件，回火后表面質量不佳，其表面存在白色異物和油污，見圖1，經分析為堿性物質。這是由于在清洗過程中，三堿液附著在零件表面，水洗時未洗掉三堿液，回火加熱后固化在零件表面所致。

2.2.2 MT-29專用清洗劑

采用MT-29清洗劑清洗零件，回火后表面光亮發(fā)藍，干凈無異物油污（見圖2）。MT-29清洗劑的清洗效果明顯優(yōu)于三堿清洗劑，去油污能力強。

圖1 三堿清洗劑清洗后的表面質量Fig.1 Surface quality after cleaning with the three alkali cleaning agent

圖2 MT-29清洗劑清洗后的表面質量Fig.2 Surface quality after cleaning with the MT-29 agent

2.3 熱水洗對零件熱處理后表面質量的影響

2.3.1 一次熱水洗

零件采用一次熱水洗效果不佳，表面仍有異物。清洗幾次后，熱水槽中堿液濃度逐漸增大，清洗效果不好。經風槍吹干后，裝入回火爐進行回火加熱，致使部分零件表面存在白色堿性殘留物，影響下道磷化處理后的表面質量。所以在生產過程中，應及時清理或定期更換熱水，確保熱水清澈［13—15］。

2.3.2 二次熱水洗

在后續(xù)小批量試驗中，將零件熱水洗工序由一次熱水洗更改為連續(xù)兩次熱水洗，再用風槍吹干裝入回火爐加熱。經回火后，對整框零件進行表面檢查，表面質量較好。

2.4 零件磷化、電泳涂漆質量

圖3a、圖4a為工藝更改前零件磷化和電泳涂漆質量，原工藝流程為:淬火加熱→油淬→堿水洗（三堿溶液）→熱水洗→抽檢硬度→回火加熱→檢硬度。圖3b、圖4b為工藝更改后零件磷化和電泳涂漆質量，工藝流程為:淬火加熱→油淬→堿水洗（MT-29清洗劑）→一次熱水洗→二次熱水洗→檢硬度→回火加熱→檢硬度。

圖3 工藝更改前后的磷化質量Fig.3 Phosphating quality before and after process optimization

3 結論

1）熱處理前，零件加工用的洗油和冷卻液對零件成品熱處理后表面質量基本沒有影響。

2）利用三堿配置的清洗劑，不適用于零件成品熱處理后表面的清洗，易結晶，對自動化清洗設備管路腐蝕嚴重。

3）堿水洗后采用熱水洗，能有效提高零件成品熱處理后的表面質量，但熱水槽中的熱水必須做好定期清理。

4）零件熱處理工藝流程固化為:淬火加熱→油淬→堿水洗（MT-29清洗劑）→一次熱水洗→二次熱水洗→檢硬度→回火加熱→檢硬度。

5）更改工藝后，成品熱處理生產線上零件表面質量一次通過率為100%，無需打磨、返修處理。

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