PAG水溶性淬火液在生产中的应用.pdf

机械管理开发
总第146期
MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT
lotal of 146
2015年第4期
No.42015
应用技术
PAG水溶性淬火液在生产中的应用
杨俊伟
(阳煤集团华越机械有限公司,山西阳泉045000)
摘要:油淬火介质是PAG淬火剂中应用较为普遍的一种,但由于污染严重、易老化且存在安全隐
患而备受制约。主要探讨了PAG水溶性淬火液在生产中的应用,希望有所指导和帮助。
关键词:淬火机理;PAG淬火介质;应用
中图分类号:TG154.4文献标识码;A文章编号:1003-773X(2015)04-0076-02
DOI:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2015.04.029
引言
性能不佳,容易引发火灾,且产生较为严重的环境
PAG淬火剂自20世纪90年代开始在国内推污染问题。此外油易老化,油槽保养要求相对较
广使用,逆溶性及稳定性较为独特,无油烟且不易高,成本投入较大。着眼于改善劳动条件、提高淬
着火,因而在强化金相组织、改善热处理工件缺火工件质量、节能降耗以及生产作业安全性等方
陷、环保以及机械性能方面得到广泛应用。淬火面分析来看,有机聚合物淬火剂有逐步取代淬火
质量在很大程度上影响了机械零件寿命以及使用油的趋势,并成为淬火介质发展的一个主要方向,
性能。淬火过程中零件通常会受到热处理工艺、特别是在处理油淬不硬、水淬开裂且变形较大的
零件材质以及结构因素影响而出现各类缺陷,例工件时,有机聚合物淬火剂无疑是最佳选择。现
如开裂、硬度过低、变形以及软点等,其中淬火介阶段PAG类淬火剂是应用最为广泛的一类,作为
质是最关键的一种因素,对零件热处理质量具有新型淬火介质同样具备逆溶性,且冷却速度介于
至关重要的作用。
盐水与冷油之间,可调整冷却能力,通过中介质浓
PAG淬火剂的应用价值
度则可简便测定,广泛用于多种淬火钢种,具有较
对于谇火工艺而言,淬火介质是操作的重要保长的使用寿命,且消耗更低,约为传统油滓火消耗
障,并在很大程度上影响工件热处理后的质量水平。量的40%。该类滓火介质无毒无烟、不燃烧、无腐
因此合理选择并应用溶火介质有利于降低工件变蚀,具有良好的抗老化性能,滓硬均勾,能有效降
形率以及开裂率,从而使之满足设计性能1。
低开裂倾向以及淬火形变率2
热处理生产中多以盐、水以及油类为淬火介2PAG淬火剂冷却原理简析
质,不同淬火介质优缺点也有明显差异。现阶段
PAG淬火剂作为一种水性淬火介质,主要成分
弹簧钢以及合金钢淬火介质通常为油类,采用油为PAG聚合物,其他成分则包括各类辅助性能添加
淬火工艺技术可保证高温区冷却速度,从而使工
剂。工件淬火处理过程中,一旦周围液体温度超过
件淬硬;而在低温区冷却速度相对缓慢,工件开裂溶液浊点,PAG聚合物与溶液就相互分离,并在淬
以及形变问题得到有效降低。但油淬火工艺安全
火液中以悬浮的细小液珠形态存在;当高温红热工
件与PAG悬浮液珠相互接触,后者以良好的润湿性
收稿日期:2015-03-06
于工件表面黏附,进而形成包膜包裹工件。PAG淬
作者简介:杨俊伟(1989-),男,河南开封人,本火介质通过此类包膜对水冷却速度进行调节,防止
科,热处理助理工程师,现任阳煤集团华越机械有限工件淬火开裂。冷却后工件表层黏附的聚合物重
公司技术员。
新回溶于淬火液中。若工件材质与形状差异较大
杨俊伟:PAG水溶性淬火液在生产中的应用
2015年第4期
则可对介质浓度加以调整,对PAG聚合物蒸汽膜汽膜持续时间较短,则导致冷却速度加快。除
破裂温度以及聚合物膜厚度进行调节,保障工件淬此之外,水溶液中PAG淬火剂溶解表现出可逆性
火机械性能,降低淬火开裂几率以及变形率
特点,一旦温度大于70℃,则水液和PAG溶质会
3PAG水溶性淬火剂浓度设定
出现彼此分离的现象,因此使用淬火液时应合理
对于淬火介质来说,冷却性能是特性评估技术控制温度,使之小于55℃。对于溶火液槽未配置
指标中极为重要的一项指标,而淬火剂浓度则是淬循环冷却设备的生产企业而言,应特别重视液温
火剂冷却性能的首要影响因素。溶液浓度越高,聚过程监控工作,并结合淬火槽容量对日淬火工件
合物在液层中的脱落量也就越多,所形成的覆盖工重量予以严格计算,防止出现意外质量事故。建
件表层的包膜厚度就越大,此种情况下工件冷却速议可采用压缩空气于淬火槽底适当搅拌淬火剂,
度也会相对变慢。不同浓度下PAG水溶性淬火剂这样既有利于适当散热,又可以促使淬火液浓度
冷却特性与快速淬火油冷却特性对比(如表1)。
更为均匀,有效稳定液温。除此之外还可添加冷
表1不同浓度下PAG水溶性淬火剂冷却特性与却冰块、设置轴流风扇等方法控制淬火剂温度
快速淬火油冷却特性对比
S
5PAG淬火剂维护要点
淬头介质」最快冷速/最快冷160て时「50℃时1400℃时1300℃
使用过程中淬火介质难以避免会受到污染,
却温度「的冷速「的冷速「的冷速的冷速
部分污染源自于外部,也有的污染属于淬火介
PAG介
160.0691
0137.597
49.0
质10%
质自身变化产物。
PAG介
153.0
700
131.7121.8
86.4
45.0
1)外部污染。外部污染通常包括工件表层附
质12
介
带的油类、氧化皮以及灰尘等物体,其中氧化皮具
质15%/152.0
121,8106.0
75.9
38.3
有较大比重的不溶性物质往往于淬火槽底部沉
PAG介
质18%140.071910.693.9
75.2
36.3
积,因此应定期维护,予以打捞清除;油污染清除
油
137,5
400
76,5
43.2
方法则包括两个部分,一是尽量避免油污溶于淬
分析表1中数据可知,600℃高温状态下,火液,另外是将淬火液上层浮油及时予以清除
10%~15%浓度(质量分数)的PAG水溶性淬火
2)淬火剂自体污染。自体污染一般情况下是
剂冷却特性较油性介质更快,因此具有更佳的淬指由于不均衡生产而导致的污染现象,该类现象
硬性以及淬透性;300℃温度状态下则有较大几率多为PAG逆溶性所致的。淬火冷却末端环节,工
变形,出现开裂,此时二者冷却特性值较为接近。件表面温度不断降低,直至接近浊点,此时表面聚
在同等温度环境下,10%~15%(质量分数)浓度合物包膜逐步回溶于PAG水溶液,但回溶是一个
的PAG水溶性介质用于合金钢淬火,则结构体抗相对缓慢的反应,回溶时间用时较长,则PAG聚
拉强度增幅约为5%,抗疲劳强度增幅为20%,抗合物在工件表面的残留量越少,反之则越多。特
扭强度增幅约为15%。
定情况下未避免工件开裂而选择在高出淬火液浊
经过一段时间应用后,淬火操作过程中一部分点温度下出水,则工件表层PAG残留量相对较
PAG溶质于工件表面黏附为溶回溶液,导致PAG浓多,淬火剂组分也因此处于不均衡状态。对此,在
度随之降低;同时工件表层油污以及氧化皮等各类污淬火环节应尽量延