基于多功能可控气氛炉的扩圈片热处理工艺及性能研究

论文摘要

移圈针是电脑横机的关键零件,直接参与织物的编织,其性能的好坏对织物的质量有着重要的影响。每年对移圈针的需求量非常大,但受国内织针制造水平的影响,高档移圈针的生产研究在国内还是空白。作为国家科技支撑计划项目“电脑横机移圈针高性能化关键技术研究”的一部分,本文主要介绍在移圈针扩圈片热处理方面进行的研究。扩圈片是配合电脑横机移圈针完成织物的集圈、移圈、提花、嵌花等编织动作的关键配件,其性能水平直接决定了移圈针的使用寿命。移圈针的实际工况要求扩圈片不仅具有一定的硬度,耐摩擦、磨损,而且必须保证其具有一定的弹性和韧性,防止发生脆性断裂和塑性变形失效。而扩圈片的材料和热处理工艺是否合理将直接关系到它的使用性能。本研究工作主要包括以下几个方面的内容：1.针对扩圈片特殊的性能要求,设计开发了多功能可控气氛炉该淬火炉的温度均匀性符合工艺要求（≤±10℃）,气氛可控性强,在该设备上热处理后扩圈片性能均匀性好（表面硬度HV0.2kg与HV1kg差别低于10HV）,远优于国内制针行业普遍使用的网带炉,居国内领先、国际先进水平。2.在多功能可控气氛炉的基础上,探索了淬、回火工艺参数对扩圈片性能的影响规律,并分析了其机理,为薄片类小零件的光亮化热处理技术提供了有益的借鉴,并具备一定的学术价值。3在以上基础上,对ZK钢扩圈片的热处理工艺进行了优化,并应用于移圈针的研制和实际工业生产。扩圈片热处理质量稳定,性能良好：残留变形角仅为1.2°,低周弹性疲劳达4100次,高周弹性疲劳超过2百万次。3.针对原材料市场状况,使用国产原材料THP,探索出用其制造扩圈片的最佳工艺。在本研究开发的多功能可控气氛炉上热处理后,THP钢与ZK钢的性能非常接近：HV0.2kg与HV1kg差别低于10HV,弹性1.4°,低周3800次。与ZK钢相比,THP钢价格便宜,货源丰富,具有一定的实用价值。4.通过与国内外不同品牌、不同设备热处理的扩圈片进行性能对比发现：自制扩圈片性能水平远超过台湾三环针的性能水平,并已经超过了大韩扩圈片（弹性1.9°,低周2400次）,而且也比在网带炉上处理的扩圈片的性能水平（HV1.0kg-HV0.2kg=10～15HV,弹性1.8°,低周3000次）有所提高,同时也减小了与德国格罗茨产品（弹性1.0°,低周7500次）的性能差距。自制的扩圈片,已经实际应用于移圈针的开发研制和工业生产。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 国内外织针技术的现状与发展
• 1.2.1 织针的原材料
• 1.2.2 织针的设计与开发
• 1.2.3 织针的加工设备
• 1.2.4 织针的热处理
• 1.3 国内外热处理发展现状和趋势
• 1.3.1 国内热处理发展现状和趋势
• 1.3.2 国外热处理发展现状和趋势
• 1.4 本课题的研究内容和意义
• 1.4.1 研究内容及技术路线
• 1.4.2 本课题的预期目标
• 第二章 扩圈片材料和热处理工艺试验方法
• 2.1 扩圈片的失效形式和性能要求
• 2.1.1 移圈针结构特点和工作原理
• 2.1.2 扩圈片的失效方式
• 2.1.3 扩圈片的性能要求
• 2.2 扩圈片原材料的选择
• 2.2.1 扩圈片用SK5钢存在的问题
• 2.2.2 材料分析与选择
• 2.3 热处理工艺设备
• 2.3.1 扩圈片性能对淬火设备的要求
• 2.3.2 基于网带炉的扩圈片热处理存在问题
• 2.3.3 工艺设备的设计思路
• 2.4 扩圈片性能测试方法及仪器
• 2.4.1 扩圈片弹、脆性测试方法
• 2.4.2 扩圈片疲劳强度测试方法
• 2.4.3 扩圈片其他性能检测仪器
• 2.5 本章小结
• 第三章 多功能可控气氛炉的研制
• 3.1 功能要求及实现途径
• 3.1.1 功能要求
• 3.1.2 实现途径
• 3.2 多功能可控气氛炉的性能测试
• 3.2.1 温度均匀性测试
• 3.2.2 气氛可控性的测试
• 3.3 多功能可控气氛炉的使用效果
• 3.4 本章小结
• 第四章 扩圈片热处理工艺试验及结果分析
• 4.1 扩圈片工艺试验参数的选择
• 4.1.1 淬火工艺参数的选择
• 4.1.2 回火工艺参数的选择
• 4.2 淬火工艺试验结果及分析
• 4.2.1 裂解气氛对扩圈片性能的影响
• 4.2.2 淬火保温时间对扩圈片性能的影响
• 4.2.3 淬火温度对扩圈片性能的影响
• 4.3 回火工艺试验结果及分析
• 4.3.1 回火时间对扩圈片性能的影响
• 4.3.2 回火温度对扩圈片性能的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 THP钢扩圈片的光亮热处理
• 5.1 引言
• 5.2 工艺试验参数的选择
• 5.2.1 淬火工艺参数的选择
• 5.2.2 回火工艺参数的选择
• 5.3 淬火工艺试验结果及分析
• 5.3.1 淬火工艺对扩圈片显微硬度的影响
• 5.3.2 淬火工艺对扩圈片显微组织的影响
• 5.4 回火工艺试验及结果分析
• 5.4.1 回火工艺对扩圈片显微硬度的影响
• 5.4.2 回火温度对扩圈片残留变形角的影响
• 5.4.3 回火温度对扩圈片高、低周疲劳断裂时间的影响
• 5.5 THP钢扩圈片的性能测试结果
• 5.6 本章小结
• 第六章 不同品牌扩圈片的性能测试和对比
• 6.1 不同品牌扩圈片的性能对比
• 6.2 移圈针的用户使用情况说明
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢