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鋼卷運輸線是鋼板軋制生產線中不可缺少的重要設備，滾輪是鋼卷運輸線上的重要零件，一般整套設備中需配備1000～3000個滾輪，設備運行過程中滾輪也是易磨損件，其為主要的設備備件之一，由此可見滾輪的產品質量直接影響到設備的使用周期。

1.滾輪技術要求

滾輪產品圖樣及技術要求：材料為42CrMo，調質處理，250～280HBW；“—· —”處表面硬化，50～56HRC，深度3～4mm。

圖   1

根據產品圖樣及技術要求，滾輪表面淬火采用中頻或超音頻設備均可，由于企業現有主要設備為超音頻設備，超音頻加熱工作頻率為30～40kHz，加熱深度2.5～3mm，靠傳導傳熱可達到3.5～6mm，可以滿足零件表面淬火的技術要求。

2.初期問題

生產初期，由于生產工期緊，表面淬火采用最簡易的環形感應器，實施自噴連續加熱淬火，回火采取爐內回火，經試生產檢驗發現，臺階面淬硬寬度16mm內和圓柱面端面處硬度不足，個別零件端面處存在裂紋。

經分析認為是由于環形感應器的環狀效應，導致臺階面無法實現大面積加熱淬火，造成臺階面淬火硬度不足（見圖2）。同時，感應器在圓柱面端面尖角處的加熱時間和終至位置不易控制，加熱時間長或感應器超過端面，易產生過熱和淬火裂紋，加熱時間短或讓開尖角加熱，又易產生淬火不足，試驗證明環形感應自噴連續加熱淬火無法滿足產品的技術性能要求。

3.圓柱面淬火裂紋及原因分析

重新制定表面淬火方案，如圖3所示。采用單回路感應器，附置U型導磁體，感應器形狀與淬火表面仿形，實施自噴連續加熱淬火，滾輪采用銑床分度頭裝夾和旋轉，回火仍然采用爐內回火，經試生產檢驗硬度、MT、HA均合格。

圖  3

經兩周時間的小批量生產，共計生產9批550件，硬度100%合格，但著色探傷發現64件圓柱面有裂紋，不合格品率達11.6%，經仔細觀察發現，裂紋分兩種情況，如圖4所示，圖4a裂紋情況比較多，占總數的84%，通過現場觀察操作過程發現，裂紋產生原因是由于連續淬火起步時停頓時間較長、溫度過高，產生組織過熱或過燒，淬火后產生裂紋。圖4b裂紋情況主要產生原因是由于連續淬火時首尾搭接造成二次淬火，兩次淬火應力疊加，又不易短時間內得到松弛和釋放，導致出現嚴重的縱向裂紋。

（a）                                  （b）

圖   4

4.改進措施及效果

通過原因分析和試驗，制定了改進措施，并與產品設計人員和客戶溝通，允許連續淬火搭接處存在非硬化區，并對感應淬火操作實施嚴格控制。主要控制措施：

（1）利用分度頭和作標記的方法控制感應加熱起始淬火位置，嚴禁產生二次淬火區，并控制非硬化區尺寸在5～8mm范圍內，硬度≥32HRC，確保產品使用性能。

（2）操作時采取雙人操作，一邊緩慢旋轉零件一邊送電加熱，控制起步停留時間，避免組織過熱或過燒而產生的裂紋。

采取改進和控制措施后，試生產兩周后交驗滾輪10批850件，硬度、MT、HA檢驗合格率均達100%。滾輪單件加工費約500元，年生產量上萬件，通過提高表面淬火合格率可減少質量損失、節約成本。