接触件局部热处理工艺及控制措施_何浩.pdf

第 2 期2023 年 4 月机电元件ELECTOMECHANICAL COMPONENTSVol.43 No.2Apr.2023收稿日期:2022 08 17试 验 与 检 测接触件局部热处理工艺及控制措施何浩，曹先铭(贵州航天电器股份有限公司，贵州贵阳，550009)摘要:本文针对接触件与导线压接工艺后出现的开裂问题，提出了电连接器接触件高频加热与火焰加热两种局部热处理工艺，对产品质量控制措施进行了详细阐述，对其他企业开展接触件局部热处理工艺、生产管理具有借鉴意义。关键词:接触件;局部热处理;硬度;控制措施Doi:10 3969/j issn 1000 6133 2023 02 012中图分类号:TP391.9文献标识码:A文章编号:1000 6133(2023)02 0052 031引言接触件是电连接器上插针、插孔的统称，是导电的关键核心零件。鉴于锡青铜、铍青铜具有较高的导电率和导热性、良好的加工性能、冲击时不产生火花、优良的耐腐蚀等性能，因此，国内外接触件的铜材通常优先选用铍青铜、锡青铜类材料作为基材，表面进行镀金、镀银后使用。在使用过程中，接触件一端作为对插接触导电使用，而另一端则需通过点焊、压接等方式连接导线。接触件的对插使用段，为保证多次插拔后不发生变形、弯曲，需具备高硬度、高强度的工艺性能，硬度要求大于200 HV;导线经剥线、穿线进入接触件压接端后，对其进行压接导线，故压接段需具备良好的塑形，避免零件压接导线时出现裂纹，硬度要求 100 HV 140 HV，见图 1。因此，针对接触件两端的不同工艺性能要求，公司对接触件类零件提出了局部热处理工艺并成功应用。图 1接触件局部热处理本文简述了电连接器接触件两种局部加热的方式，及对常见问题进行分析，对接触件零件生产具有参考作用。2局部热处理工艺针对上述工艺问题，本公司提出了高频加热与火焰加热两种对接触件零件(材料:锡青铜、铍青铜)进行局部热处理的方式，以达到对零件压接段的退软处理。具体的局部热处理工艺流程如下:a)清洗:热处理前，零件必须清洗除去表面的油脂、切削冷却剂污物和杂质，避免污物对接触件局部热处理后，产生麻点、黑斑等外观不合格。热处理所用的夹具也应清洗干净。b)装夹:高频局部热处理选择与零件直径接近的石英管工装，感应线圈内径尽量接近石英管外径，防止零件定位时发生倾斜。调整好感应圈与接触件加热部位的位置，常用装夹定位方式见图 2 图 4。特殊规格零件采用专用工装装夹定位。可采用手工或自动化装备上料。火焰局部热处理加热时采用铜制或不锈钢金属材料制带孔载具条进行定位，见图 5。当某些接触件加热时影响非退软段时，可制作专用的水浸式工装，将非退软段浸入水中进行防护，再调整好火焰加热枪与接触件的相对位置。c)局部加热:采用高频加热设备或火焰加热设备对接触件零件要求的局部退软部位进行快速加热，加热时，当零件加热部位颜色变成通红后，快速用纯净水冷却。零件批生产前应进行局部退软试验，经外观、硬度检验合格后方可进行批生产。d)冲洗:将局部热处理后的接触件倒入标准筛中，经自来水冲洗，去除多的氧化皮杂物。冲洗后，摇动标准筛，使水流出。e)烘干:将零件倒在金属网料筐内，然后放进60 100 的烘箱中，保温(10 30)分钟，烘干即可。烘箱温度不宜调节过高，防止变色。f)检验:肉眼或低倍(5 20 倍)显微镜观察应无烧熔件、孔变形、非退软端无被误加热变色件。将局部热处理后的零件进行镶嵌、磨制、抛光、清洗、吹干制样。按国标 GB/T4340 1 2009金属维氏硬度试验第一部分:试验方法 测试方法进行显微维氏硬度检测，硬度值要求满足零件局部退软设计图纸的要求。试验件 100%检验，批生产件按 2%的比例抽样检查，且每批零件抽样数至少 3 只。图 2高频加热定位方式 1图 3高频加热定位方式 2图 4高频加热定位方式 3图 5火焰加热定位方式2 1高频局部热处理感应加热是工业上最常用的金属表面加热方式之一，在感应线圈内，工件表层涡流向中心呈指数规律衰减，但考虑到接触件压接段心部中空，因此，采用高频局部加热是可行的。感应加热易于实现自动化。目前，针对公司多型号、小批量产品现状，实现通用性强的全自动化局部热处理存在一定难度，尤其是插针类接触件在进行振动盘上料时，易发生插针前段与压接段对插现象，给自动化设备的调试与维护带来了不小困难。但针对公司已定型的大批量产品，公司高频局部热处理已完全实现全自动化生产。按自动高频感应加热设备说明书进行操作。将接触件放入料斗内，压接段朝上，经自由落体运动掉在挡板上，调整感应线圈的高度，使接触件压接段的位置在正感应线圈正间，调节加热功率、加热电流、加热时间，加热时间一般为几秒至十几秒，直径粗大者允许适当延长加热时间，加热至零件通红后，左右移动气缸带动挡板右移，接触件自由落体掉入水槽中冷却。加热结束后，检验外观及硬度。如外观出现熔化应降低功率或缩短加热时间进行试验;硬度不满足要求时，如出现硬度偏高，应增加加热功率或延长加热时间;如出现硬度偏低，应减少加热时间或降低加热功率;若接触件对接使用段硬度降低，应调整感应线圈与零件的相对位置。直至试验合格后，严格按照局部退软试验合格的设备参数进行零件批生产。图 6高频局部加热2 2火焰局部热处理火焰加热是利用氧气与可燃气体的燃烧形成的高温火焰对工件表面直接加热。由于直径细小的接触件，高频加热的时间长，效率低，设备加热不稳定，局部35第 2 期何浩等:接触件局部热处理工艺及控制措施热处理的位置精度不理想，不能很好地满足工艺要求，且在使用高频设备对其进行加热时，会发生零件悬浮在空中的现象。因此，直径小于 1 5 mm 的接触件采用火焰加热方式对其进行局部热处理。针对小型接触件局部热处理的效率、质量问题，公司已自主研制出一款依靠水平匀速移动平台实现精确局部热处理的半自动设备。半自动火焰退软操作台，见图 7。图 7火焰局部加热按火焰加热机操作说明书进行操作，先打开液化石油气在火焰喷枪处点燃，然后打开氧气调节阀调节燃烧火焰。将零件放入定位工装，调节水平工作台的移动速度，进行加热，零件压接段烧至微红，水冷，检验退软后接触件的外观及硬度。若接触件外观出现硬度偏低、熔化则增大工作台水平移动速度;硬度不满足要求时，如出现硬度偏高，应降低工作台水平移动速度;接触件对插使用段硬度降低，则调节接触件在工装中的位置高度或调小火焰;如出现麻点，重新清洗零件。直至外观及硬度测试均合格后，方可按照试验时的设备参数、火焰大小，进行零件批量生产。2 3硬度测试与金相分析1)硬度测试将局部热处理加工后的工件，经镶嵌、逐级打磨、抛光后沿长度方向进行显微维氏硬度检测。测试结果如图 8 所示，局部退软段硬度值在 110 140 HV 范围内，未退软段仍保持原始材料硬度，满足技术要求。2)金相组织对外观及硬度检测合格的零件进行金相组织分析，见图9 图 12，经热处理后的压接段晶粒组织变得细小，发生再结晶，而非退软端组织晶粒保持原始粗晶。2 4高频与火焰加热方式的选择高频局部热处理适用于较大直径接触件的局部退软，火焰局部退软适用于小直径接触件的局部退软。高频加热相较于火焰加热，由于设备上不出现明火，在图 8局部热处理后工件硬度值沿长度方向分布图图 9锡青铜接触件压接段图 10锡青铜接触件对插使用段图 11铍青铜接触件压接段图 12铍青铜接触件对插使用段(下转第 64 页)45机 电 元 件2023 年有色金属、黑色金属、橡胶塑料、油墨粘接剂、复合材料等材料和成型及处理技术，须要学车、铣、刨、磨、钳、喷砂、抛丸、光饰、压铸、铸造、冷热挤压等设备及加工技术，还需要学习电镀、涂漆、氧化、钝化、喷涂、沉积等防护防腐技术，也需要学习净化、预氧化、烧结技术等。五要学理论，搞创新。理论的落后是最大的落后。质量反映的是面上的问题，合格率不高，经常出现批次性问题，真实的原因一定是技术问题，要从根本上解决质量问题，首先要搞清楚质量问题的内在根本原因是什么，得从根上、本上、基础上去查找，也必须用改革创新的思路方法，从根上解决、本上解决、基础上给予解决。我们需要带着问题、带着探究原理、根本、本质的思想，努力学习质量相关的技术知识、管理知识。技术是质量大厦的支柱，技术知识不了解，质量管理就不牢固;管理是质量大厦的内容，管理知识不清楚，质量管理就是空谈，没有实际意义。3结束语质量制胜，需要我们每一个人的努力，尤其需要质量人实施有效的举措，通过质量工作者自身思想的调整、意识的转变、学习的提升，可有效提升质量人工作的能力，保证质量工作的有效开展，本文也仅是结合作者的工作感受进行了总结，由于水平有限，有些观点难免有失偏颇，望批评指正。(上接第 54 页)实际生产中，更为安全，且便于向自动化方向发展。因此，在满足接触件使用性能的条件下，生产上应优先采用高频加热工艺。当采用高频加热对细、短接触件对插使用段硬度值有影响时，采用火焰加热方法进行局部退软。火焰加热设备一般相较于高频加热设备更稳定，生产出的零件一致性较好，生产后的零件表面会产生一层氧化皮，影响外观，但较易挑选出未进行热处理的接触件。给接触件加热时，由于接触件面向火焰温度比背面部位高，因此，接触件面向火焰的一面硬度值略低。当采用图 7 一般工装对其进行局部热处理时，可更换为水浸式保护工装，见图 13。将零件对插使用段插入工装孔中，加热前向水槽中注上冷却水，由于对插使用段受水槽中冷却水的保护作用，对插使用段不会受加热时压接段热传导的影响，保证对插使用段维持原有硬度值，从而精确控制退软公差范围。图 13水浸式火焰加热工装实际生产过程中，需根据接触件的材料、形状、直径、尺寸等因素，选择合适的局部热处理加热方式，保证零件的生产质量与效率。在对接触件压接段进行火焰加热过程中，对接使用段浸入水中依靠水的冷却作用，防止热传导对其硬度、强度值产生影响。3常见问题及控制措施接触件局部热处理是保证接触件具有良好压接性能的重要工序。在接触件零件局部热处理工艺过程中常见的问题一般有麻点、过烧、孔变形、退软位置过长、烧反件，以及未退软件。造成上述缺陷的原因为:零件表面未清洗干净、加热时间过长、火焰压力调节过大、工装定位不准、加热位置不准、漏加工等。接件零件局部热处理质量的保证需从工艺设计与操作两方面进行严格控制。在设计定位工装时，应严格控制工装精度;加热操作时，严格控制高频感应线圈与接触件压接段的相对位置、火焰大小及其设备稳定性;保证接触件为同一批材料制作，不存在混料行为;规范操作员工的质量行为。对于不同材料加工成的接触件，为保证产品质量，一定要先做局部加热试验，试验外观及硬度检测合格后，方可进行批产。总之，要严格控制生产中的各个环节，才能保证产品的合格率、质量的稳定性和一致性。4结束语接触件的局部热处理是压接前必不可少的一道工艺。本文针对接触件的局部热处理工艺，介绍了高频局部加热与火焰局部加热两种方式，对比了两种加热方式的优劣。阐述了加热过程中的质量控制措施，对其他公司开展接触件局部热处理工艺具有参考意义。参考文献:1 樊东黎 热处理工程师手册 M 北京:机械工业出版社，201146机 电 元 件2023 年