机用丝锥早期失效的分析跟预防

2020-06-05 11:06:15 147

总结了机用丝锥前期失效的三种方式:开裂、崩刃及非正常磨损,并分别对其发作的原因进行了剖析,提出了处理丝锥、板牙前期失效的措施。


高速钢丝锥、板牙是广泛用于玛钢管件、不锈钢管件、阀门、石油机械、压力容器等各种机械零件表里缧纹加工的高效加工工具。因为被加工件强度高或被加工件质量不稳定,再加上丝锥、板牙制作过程中呈现的一些问题,往往导致机用丝锥、板牙的前期失效。机用丝锥、板牙的首要失效方式包括开裂、崩刃、磨损等。因为以这三种方式失效的丝锥、板牙都远未到达正常的运用寿命,因而形成较大的经济损失。现分别进行剖析。


1.开裂


开裂首要发作在丝锥上(板牙较少发作开裂),一般是沿丝锥整个横截面裂开。笔者通过对很多丝锥开裂失效案例的剖析,认为丝锥开裂的首要原因有以下几个方面。


(1)焊接不良


为节约昂贵的高速钢,丝锥柄、刃分别选用45钢与高速钢经冲突对焊而成。很多的丝锥开裂是因为焊接不牢形成的。丝锥的焊接质量首要由焊接冲突压力、冲突时刻、顶锻压力及顶锻时刻决议。冲突阶段要使45钢和高速钢触摸面上的低熔点化合物等有害杂质都被挤出,最后在适当的顶锻压力下揉捏在一起。


焊接时,因为45钢在高温下强度很底,在冲突压力下会发作很大的紧缩变形,形成很大的翻边;而高速钢因为有足够强度使翻边很小,这就使待焊外表高速钢一侧的低熔点化合物未被彻底挤出,焊后简单发作裂纹,在丝锥运用过程中裂纹扩展形成开裂。


此外,丝锥焊接后假如消除应力不及时,也很简单在热影响区发作开裂。


因而,在生产中咱们选用在45钢一端加保护套的办法处理上述问题(见图1)。因为保护套限制了45钢被过量紧缩,确保了焊接时冲突压力传递到高速钢一侧,使其翻边增大,触摸面上的有害杂质被挤出来,焊接很牢固。同时焊接后要立行将丝锥投入到保温炉中退火,以消除焊接应力。


(2)结构不合理


若丝锥结构设计不合理也会形成开裂。


①丝锥有效截面积过小,导致单位截面积承载力过大,超越丝锥强度极限时发行的开裂。


②丝锥截面过渡处尺度不同太大或没有设计过渡圆角导致应力会集,运用时易在应力会集处发作开裂。柄、刃交界处的截面过渡处离焊口间隔太近(即图2中S过小),导致杂乱的焊接应力与截面过渡处的应力会集相迭加,发作较大的应力会集,导致丝锥在运用中开裂。


(3)热处理工艺不妥


丝锥热处理时,若淬火加热前不经预热、淬火过热或过烧、不及时回火及清洗过早都有或许导致丝锥发作裂纹。

(4)运用不妥


丝锥在运用中遇到高硬工件、尺度不标准工件或加工时丝锥与被加工件不同心,导致扭力过大,也或许导致丝锥折断。


2.崩刃


崩刃是丝锥、板牙运用中前期失效的另一种首要方式,其表现为切削刃崩掉,丝锥、板牙无法正常运用。导致丝锥崩刃的因素很多,首要有以下几个方面:


(1)原资料质量问题


我厂选用W6Mo5Cr4V2或W9Mo3Cr4V作为制作丝锥、板牙的原资料,经淬火、回火后硬度一般在64~66HRC,资料脆性很高,强耐性较低。当原资料中化学成分C及杂质S、P、Si、Mn超支时,会使丝锥脆性增大;当低倍安排中存在搀杂气孔、安排疏松时,也会使资料脆性增加,形成丝锥运用时崩刃。


原资料碳化物不均匀度过大,丝锥也简单崩刃。若资料安排中呈现大块碳化物,丝锥运用过程中大块碳化物处会发作会集应力,使大块碳化物脱落,形成崩刃。若一次碳化物呈现网状散布,因为碳化物网对基体有割裂效果,因而也易使丝锥崩刃。通过对实际运用中呈现崩刃和完好无缺的丝锥切削刃进行金相调查,发现未崩刃的丝锥中碳化物细微、圆整、散布均匀,而发作崩刃的丝锥中碳化物散布不均、呈堆积状或颗粒较大。


(2)热处理不妥


丝锥热处理不妥如淬火加热温度过高、回火不充分等都会导致崩刃现象。


丝锥热处理时如呈现过热,其安排晶粒度将变粗大。经验标明:淬火晶粒度大于9.5级时,资料安排的脆性将增大。而热处理严重过热时,安排中的碳化物将在晶粒鸿沟聚集后分出,碳化物呈现脱尾,甚至呈现半网状碳化物。这样的安排使得丝锥、板牙变得非常脆,运用时简单崩刃。


此外,丝锥淬火后的回火也很关键。假如回火不充分,安排中剩余奥氏体较多。因为丝锥、板牙加工螺纹时切削阻力很大,丝锥与工件触摸部分温度很简单升高,当再次冷却时,安排中未改变的剩余奥氏体将会有一部分改变成马氏体。这部分马氏体在丝锥下次运用前是未经回火的,而未经回火的马氏体非常脆,简单导致崩刃的发作。


咱们在质量检测中针对回火炉内温度散布不均匀形成一部分丝锥回火不充分的问题进行改善,同时选用560℃×1小时三次回火,使丝锥全部到达充分回火,大大减少了崩刃现象。


3.磨损


丝锥、板牙的磨损是指丝锥、板牙运用时刻不长,其切削刃就被磨掉一部分,使牙型尺度变小而无法运用。导致这种现象首要有以下两个原因。


(1)基体硬度低


资料成分中C及合金元素含量低或碳化物不均匀散布可导致硬度低。淬火加热缺乏、外表脱碳、外表腐蚀都可使丝锥外表硬度下降而导致耐磨性缺乏。


(2)磨削退火导致耐磨性下降


有时丝锥、板牙的基体硬度正常,但在切削时仍易磨损。在排除了被加工件反常的因素后,对参与切削加工的丝锥牙型进行了硬度测试,发现有一部分牙尖较软。经剖析,发现因为磨削时吃刀过大,牙型温升太快,发作了磨削退火,导致牙尖硬度下降,耐磨性不够。经改善磨削工艺后,丝锥耐磨性显著提高。


4.丝锥失效的预防措施


(1)精选资料:严格控制丝锥资料的化学成分、低倍安排及碳化物不均匀度。


(2)优化工艺:焊接柄、刃部时加保护套,热处理时严防过热,回火一定要充分,磨削时要肯定防止磨削退火。


(3)精心设计:截面尺度有变化时要注意有圆角过渡,防止应力会集;柄、刃部对焊件焊口离柄刃交界处间隔不能太小。