65Mn弹簧钢丝,因其锰含量的增加,淬透性得到提升,φ12mm的钢材在油中淬火时能够实现淬透。其表面脱碳倾向较硅钢小,经过热处理后的综合力学性能优于碳钢,尽管存在过热敏感性和回火脆性的问题。这种钢材适用于制造各种小尺寸的扁形、圆形弹簧、座垫弹簧、弹簧发条,以及弹簧环、气门弹簧、离合器弹簧片、刹车弹簧以及冷拔钢丝冷卷螺旋弹簧等。 氩弧焊对焊工艺 为了减少电极的消耗,实验中采用直流正接进行线材的对焊,即使用直流电源,将线材连接到电源的正极,钨极连接到电源的负极。 含有1%或2%氧化钍的钨极能够..发射电子,具有良好的电流承载能力和抗污染性能,引弧简单且电弧稳定。为了便于操作,选用直径为2mm的细钍钨极,并..电极前端磨尖。 由于氩气的低电弧电压特性对薄板和线材的手工氩弧焊特别有利,因此选择氩气作为保护气体。 实验中使用了直流手工氩弧焊机,焊接前,对钢丝两端进行精细打磨,并使用丙酮清洗端头油污,以避免焊点产生气孔。将打磨后的线材放置在平整清洁的对正板上,..两端对齐,接头处无间隙,用压铁固定接头两侧。将线材连接到焊机的正极,钨极连接到负极,分别调整电流至20A、15A、10A、8A进行焊接。焊接时,在接头周围引燃电弧并保持稳定燃烧,将电弧移至接头处使金属熔化后迅速熄弧,同时轻轻施加顶锻力,冷却后完成焊接过程,焊接过程中不使用填充焊丝。 实验发现,当焊接电流为20A时,电弧燃烧剧烈,接头处金属飞溅严重,焊点塌陷明显。当电流调整至15A时,电弧燃烧较平稳,熔池飞溅减少,但焊缝仍有塌陷。但当电流降至10A时,引弧容易,电弧燃烧稳定,焊缝处没有塌陷现象。图2展示了在10A电流下,使用数码相机在Leica MZ6型体视显微镜下拍摄的焊接接头形状。可见,接头的圆柱度较好,打磨后可满足线锯的要求。当电流降至8A以下时,引弧困难,电弧不稳定,难以完成焊接过程。 焊接接头实验 由于65Mn钢存在过热倾向,焊接热影响区对接头的力学性能有显著影响。直径0.7mm的65Mn钢丝经过氩弧焊对焊后,接头处变得非常硬脆,轻微弯曲焊点时,就会在熔合线或焊缝处脆断,断口呈现明显的脆性开裂形态。接头由焊缝和热影响区组成,沿接头轴线从焊缝中心至母材各个区域进行显微硬度测试。测量结果显示,从母材到热影响区及焊缝中部,显微硬度急剧上升,焊缝中部硬度达到HV1060,表明热影响区及焊缝中部形成了硬脆组织。

针对这种结构坚硬的焊接接头,为了提升其韧性及塑性,降低硬度,实现硬度、强度、塑性和韧性的良好平衡,必须对焊接接头进行适当的回火处理。经过热处理后,需消除热影响区的脆性,同时..基材保持一定的强度和弹性。回火操作在箱式电阻炉中进行,具体工艺参数见表1。回火后的钢丝焊接接头需仔细打磨,以..其直径与基材直径基本一致,随后在WE-50拉伸试验机上执行拉伸测试。每种回火处理的样品选取三根,取其拉力的平均值。 实验结果表明,在330℃以上的热处理下,基材的弹性基本丧失,裂纹主要出现在基材部位,而非焊点或热影响区,这表明尽管热处理已消除了热影响区的脆性,但基材的强度显著下降(实验中基材的抗拉强度为1663MPa)。在260℃保温10分钟时,虽然材料的弹性基本保持不变,但热影响区的脆性未能完全消除。 当加热温度为280℃,保温时间为10分钟时,效果..。此时,热影响区的抗拉强度仅比基材低约20%,而基材的弹性损失较小。对280℃回火处理的焊头沿轴线方向进行纵剖面上的显微硬度测试,发现焊缝处的..硬度值降至HV500左右,与未处理时的硬度相比降低了大约一倍。焊接而成的贵阳弹簧钢丝不仅需满足一定的强度和弹性要求,还应具备一定的疲劳强度。