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機(jī)用絲錐早期失效的分析與預(yù)防(1) 摘要:總結(jié)了機(jī)用絲錐早期失效的三種形式:斷裂、崩刃及非正常磨損,并分別對(duì)其產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析,提出了解決絲錐、板牙早期失效的措施。 關(guān)鍵詞:機(jī)用絲錐,失效,預(yù)防 高速鋼絲錐、板牙是廣泛用于瑪鋼管件、不銹鋼管件、閥門(mén)、石油機(jī)械、壓力容器等各種機(jī)械零件內(nèi)外縲紋加工的高效加工工具。由于被加工件強(qiáng)度高或被加工件質(zhì)量不穩(wěn)定,再加上絲錐、板牙制造過(guò)程中出現(xiàn)的一些問(wèn)題,往往導(dǎo)致機(jī)用絲錐、板牙的早期失效。機(jī)用絲錐、板牙的主要失效形式包括斷裂、崩刃、磨損等。由于以這三種方式失效的絲錐、板牙都遠(yuǎn)未達(dá)到正常的使用壽命,因此造成較大的經(jīng)濟(jì)損失,F(xiàn)分別進(jìn)行分析。 1.?dāng)嗔?/strong> 斷裂主要發(fā)生在絲錐上(板牙較少發(fā)生斷裂),一般是沿絲錐整個(gè)橫截面裂開(kāi)。筆者通過(guò)對(duì)大量絲錐斷裂失效案例的分析,認(rèn)為絲錐斷裂的主要原因有以下幾個(gè)方面。 (1)焊接不良 為節(jié)省昂貴的高速鋼,絲錐柄、刃分別采用45鋼與高速鋼經(jīng)摩擦對(duì)焊而成。大量的絲錐斷裂是由于焊接不牢造成的。絲錐的焊接質(zhì)量主要由焊接摩擦壓力、摩擦?xí)r間、頂鍛壓力及頂鍛時(shí)間決定。摩擦階段要使45鋼和高速鋼接觸面上的低熔點(diǎn)化合物等有害雜質(zhì)都被擠出,最后在適當(dāng)?shù)捻斿憠毫ο聰D壓在一起。 焊接時(shí),由于45鋼在高溫下強(qiáng)度很底,在摩擦壓力下會(huì)產(chǎn)生很大的壓縮變形,形成很大的翻邊;而高速鋼由于有足夠強(qiáng)度使翻邊很小,這就使待焊表面高速鋼一側(cè)的低熔點(diǎn)化合物未被完全擠出,焊后容易產(chǎn)生裂紋,在絲錐使用過(guò)程中裂紋擴(kuò)展造成斷裂。 此外,絲錐焊接后如果消除應(yīng)力不及時(shí),也很容易在熱影響區(qū)產(chǎn)生斷裂。 因此,在生產(chǎn)中我們采用在45鋼一端加保護(hù)套的方法解決上述問(wèn)題。由于保護(hù)套限制了45鋼被過(guò)量壓縮,保證了焊接時(shí)摩擦壓力傳遞到高速鋼一側(cè),使其翻邊增大,接觸面上的有害雜質(zhì)被擠出來(lái),焊接很牢固。同時(shí)焊接后要立即將絲錐投入到保溫爐中退火,以消除焊接應(yīng)力。 (2)結(jié)構(gòu)不合理 若絲錐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理也會(huì)造成斷裂。 (3)熱處理工藝不當(dāng) 絲錐熱處理時(shí),若淬火加熱前不經(jīng)預(yù)熱、淬火過(guò)熱或過(guò)燒、不及時(shí)回火及清洗過(guò)早都有可能導(dǎo)致絲錐產(chǎn)生裂紋。 (4)使用不當(dāng) 絲錐在使用中遇到高硬工件、尺寸不規(guī)范工件或加工時(shí)絲錐與被加工件不同心,導(dǎo)致扭力過(guò)大,也可能導(dǎo)致絲錐折斷。 2.崩刃 (1)原材料質(zhì)量問(wèn)題 我廠采用W6Mo5Cr4V2或W9Mo3Cr4V作為制造絲錐、板牙的原材料,經(jīng)淬火、回火后硬度一般在64~66HRC,材料脆性很高,強(qiáng)韌性較低。當(dāng)原材料中化學(xué)成分C及雜質(zhì)S、P、Si、Mn超標(biāo)時(shí),會(huì)使絲錐脆性增大;當(dāng)?shù)捅督M織中存在夾雜氣孔、組織疏松時(shí),也會(huì)使材料脆性增加,造成絲錐使用時(shí)崩刃。 原材料碳化物不均勻度過(guò)大,絲錐也容易崩刃。若材料組織中出現(xiàn)大塊碳化物,絲錐使用過(guò)程中大塊碳化物處會(huì)產(chǎn)生集中應(yīng)力,使大塊碳化物脫落,造成崩刃。若一次碳化物出現(xiàn)網(wǎng)狀分布,由于碳化物網(wǎng)對(duì)基體有割裂作用,因此也易使絲錐崩刃。通過(guò)對(duì)實(shí)際使用中出現(xiàn)崩刃和完好無(wú)損的絲錐切削刃進(jìn)行金相觀察,發(fā)現(xiàn)未崩刃的絲錐中碳化物細(xì)小、圓整、分布均勻,而發(fā)生崩刃的絲錐中碳化物分布不均、呈堆積狀或顆粒較大。 (2)熱處理不當(dāng) 絲錐熱處理不當(dāng)如淬火加熱溫度過(guò)高、回火不充分等都會(huì)導(dǎo)致崩刃現(xiàn)象。 絲錐熱處理時(shí)如出現(xiàn)過(guò)熱,其組織晶粒度將變粗大。經(jīng)驗(yàn)表明:淬火晶粒度大于9.5級(jí)時(shí),材料組織的脆性將增大。而熱處理嚴(yán)重過(guò)熱時(shí),組織中的碳化物將在晶粒邊界聚集后析出,碳化物出現(xiàn)脫尾,甚至出現(xiàn)半網(wǎng)狀碳化物。這樣的組織使得絲錐、板牙變得非常脆,使用時(shí)容易崩刃。 此外,絲錐淬火后的回火也很關(guān)鍵。如果回火不充分,組織中殘余奧氏體較多。由于絲錐、板牙加工螺紋時(shí)切削阻力很大,絲錐與工件接觸部分溫度很容易升高,當(dāng)再次冷卻時(shí),組織中未轉(zhuǎn)變的殘余奧氏體將會(huì)有一部分轉(zhuǎn)變成馬氏體。這部分馬氏體在絲錐下次使用前是未經(jīng)回火的,而未經(jīng)回火的馬氏體非常脆,容易導(dǎo)致崩刃的發(fā)生。 我們?cè)谫|(zhì)量檢測(cè)中針對(duì)回火爐內(nèi)溫度分布不均勻造成一部分絲錐回火不充分的問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn),同時(shí)采用560℃×1小時(shí)三次回火,使絲錐全部達(dá)到充分回火,大大減少了崩刃現(xiàn)象。 |
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