麻花钻热处理工艺控制对产品质量稳定性的影响

麻花钻热处理工艺控制对产品质量稳定性的影响

巫来云

 上海太古工具有限公司 上海 200125

摘 要：本论文通过深入分析麻花钻生产中常见的掉齿问题，提出改进措施并采用PDCA循环方法实施。针对热处理工艺的关键参数，进行了精准控制和优化，包括材料选择、淬火卡具设计和盐浴炉加热过程。实验结果表明，通过改进热处理工艺，掉齿问题的发生率显著降低，产品质量稳定性得到明显提升。这些成果为提高麻花钻生产效率和产品质量提供了重要参考和指导。

关键词：麻花钻、热处理、产品质量

1.引言

麻花钻的热处理工艺对产品质量稳定性相当重要。热处理工艺直接影响钻头的硬度、韧性和耐磨性等关键性能，进而影响产品加工效果和工具使用寿命[1]。然而，工艺中微小的参数偏差可能导致产品质量波动。通过研究热处理工艺对钻头性能的影响规律，为优化工艺流程提供科学依据。进行实验测试和数值模拟，来分析工艺参数对钻头微观结构和性能的影响机理，以期提升产品质量的稳定性。预计研究结果将揭示工艺参数优化对麻花钻性能的精细调控机制，为工业生产提供可操作性的技术方案，并为行业技术创新和产品质量提升做出贡献。在这个领域的研究将有助于深入了解热处理工艺在钻头制造中的作用，从而为未来的工艺改进和产品质量控制提供新的思路和方法。

2.基于钻头热处理工艺控制对产品质量稳定性的研究

2.1 热处理工艺在钻头生产中的关键作用

热处理工艺直接影响钻头的结构和性能，进而影响产品的加工效果和使用寿命。麻花钻作为常用的工业切削工具，在其生产过程中，热处理工艺往往采用盐浴加热的方式。这一过程涉及多个步骤，包括去应力退火、预热、加热、淬火、回火、检测、喷砂和机械加工等。每一个步骤的精确控制都对保证钻头的硬度、韧性和耐磨性至关重要[2]。

对于热处理工艺中的盐浴成分，不同成分的配比会导致钻头微观结构和性能的差异，进而影响最终产品的质量稳定性。例如，中温盐浴的成分为80%的BaCl2和20%的NaCl，而高温盐浴则为100%的BaCl2。因此，在生产过程中，需要精确控制盐浴成分的配比，以确保钻头的质量稳定性。

钢材料的选择也是至关重要的。尽管使用相同钢号和规格的材料，但由于化学成分的微小差异，其硬度和红硬性等性能也可能存在较大差异。因此，在制造高速钢麻花钻时必须严格控制碳饱和度，以确保淬火和回火后的钢材硬度达到要求。在研究和生产过程中，对于高速钢的选用和工艺控制都需十分谨慎，以确保最终产品的质量和稳定性。

2.2 PDCA方法在热处理工艺控制中的应用

针对麻花钻热处理工艺对产品质量稳定性的影响，本研究采用PDCA（Plan-Do-Check-Act）方法进行控制。该方法是由沃特·阿曼德·休哈特首先提出，被广泛应用于质量管理领域。其含义是将质量管理分为四个阶段，包括计划（Plan）、执行（Do）、检查（Check）和处理（Act）。

在计划阶段，研究通过市场调查、用户访谈等方式，了解用户对产品质量的要求，确定质量政策、目标和计划。这包括对现状进行调查、分析、确定要因，并制定改善计划。

设计和执行阶段，研究将实施上一阶段确定的计划内容。特别关注材料选择、淬火卡具设计和盐浴炉加热过程这几个方面，以确保热处理工艺的控制。在材料选择方面，将重点考虑钢材的化学成分和性能，以满足产品的硬度和耐磨性要求。在淬火卡具设计方面，需要设计合适的卡具结构和参数，确保钻头在淬火过程中受力均匀，避免变形或开裂。而在盐浴炉加热过程中，需要精确控制温度、时间和盐浴成分等参数，以确保钻头的热处理效果达到预期[3]。

在检查阶段，对执行过程进行检查，验证执行情况是否符合预期结果重点检查热处理工艺参数的监控和检测情况，以确保产品质量的稳定性。

最后，在处理阶段，根据检查结果采取相应的措施。对于成功的改进措施，加以巩固并纳入标准化，以确保问题得到根本性解决。而对于未能达到预期效果的问题，将转入下一个PDCA循环去解决。

针对热处理工艺对产品质量稳定性的其他影响，以下是针对项目难点采取的解决方案。

首先，钻头材料的选择对热处理后的产品质量稳定性有显著影响。通过选择合适的材料以及加强退火工艺控制，如对于6542Al材料的补充退火措施，可以有效减小淬火后的变形量，提高产品的质量稳定性。

其次，过去采用双层卡具在加热过程中存在工件变形严重的问题。改为单层卡具，并通过增加卡具孔和钻头柄的摩擦阻力，可以保持工件处于垂直、自由状态，减小钻头的变形量。因此，不加热麻花钻柄部也能延长卡具寿命，解决了原双层卡具加热变形损坏的问题。

当考虑到盐浴炉变压器的调节档位时，这实际上是指调节盐浴热处理过程中的加热方式和强度。变压器的档位调节会直接影响加热过程中的电流大小和盐浴的翻滚情况。通过将变压器调整为低档加热，可以有效减小钻头在加热过程中的变形量，进而提高产品的质量稳定性。

而在回火过程中，水平整齐装筐并将钻头装在料筐的上部是一种措施，旨在避免钻头在回火过程中承受较大的压力而产生新的变形。通过这样的方式，可以确保钻头在回火过程中处于相对稳定的状态，避免外力干扰导致的变形。

研究通过采用PDCA方法，并重点关注材料选择、淬火卡具设计和盐浴炉加热过程这几个方面的控制，研究可以全面、系统地提高热处理工艺的稳定性，进而提高产品质量和生产效率。

3.实验结果分析

麻花钻的热处理工艺对产品质量稳定性有着关键影响，本研究旨在探究这一影响，并提出改进方案。

实验结果显示，热处理工艺中的关键参数对产品质量稳定性有着明显的影响。在化学分析中发现，部分零件出现了裂纹，并且断口呈现过热、过烧的特征。扫描电镜观察还显示出沿晶韧窝形貌，并且晶界位置可见熔融自由界面，这表明局部温度已经超过了材料的过烧温度，导致晶界熔化。

针对实验结果中发现的问题，研究结合PDCA方法来进行分析和验证。在PDCA方法中，实验结果的检查阶段对应着实验结果的分析。而实验结果中的裂纹现象和材料过烧等问题，则对应着实验过程中的执行阶段。这些问题的发现和分析，说明在执行热处理工艺时可能存在着不足和不合理之处，需要进一步优化和改进。麻花钻显微形貌及纹扩展组织，如图1所示。

图1 麻花钻显微形貌及纹扩展组织

通过实测数据分析发现，麻花钻化学分析中的碳元素略高于标准要求。热处理过程中，出现裂纹，断面呈现黑色区域，显示零件已开裂。电镜下观察到晶界局部温度超过烧温度，导致熔化。冷却时沿晶界大量碳化物析出，割裂基体，降低韧性。高温热处理后转入低温处理，产生轴向畸变。温度超过设定值导致过热、过烧。

进一步分析发现，热处理工艺参数的变化会直接影响产品质量稳定性。温度控制不准确导致部分零件出现裂纹，而材料选择和退火工艺的不当也会影响产品的硬度和韧性。这些结果与预期一致，说明热处理工艺在麻花钻生产中的重要性。

综合实验结果和PDCA方法的验证，可以得出结论，热处理工艺对产品质量稳定性有着显著影响。为了提高产品质量，加强对热处理设备的管理和维护，确保设备稳定运行；精确控制热处理过程中的温度，避免局部温度过高导致材料熔化和晶界割裂；优化工艺参数和材料选择，以提高产品的质量稳定性。

4.结论

研究用精确控制工艺参数、加强设备维护管理、优化材料选择和加工流程等方法，解决了产品质量波动的问题，显著降低了产品缺陷率，提高了生产效率和产品质量，增强了市场竞争力。这些改进措施为提高麻花钻生产效率和产品质量提供了重要参考和指导，对相关行业的发展具有积极意义。

【参考文献】

[1]左卫阳.标准麻花钻刃磨质量的直观判定[J].内燃机与配件,2020,307(7):147-148.

[2]房连琨.麻花钻失效形式与防止措施[J].煤炭技术,2018,37(3):317-319.

[3]卞玲玲,周磊,曾滔.麻花钻钻尖结构对定心性能的影响[J].工具技术,2021,55(4):45-47.

姓名：巫来云，性别：男，民族：汉，籍贯：福建宁化，出生年月：1975年10月15日，学历：大学本科；职称：质量工程师，主要研究方向或者从事工作：电动工具配件PTA的开发及质量控制