Abstraktné: Počas skúšobného razenia kužeľových valcov s dovezeným štvor{0}}vysokorýchlostným{1}} zariadením na razenie za studena sa objavili typické chyby vrátane priečneho praskania narezaných polotovarov, povrchových trhlín na vonkajšom priemere valca a skosenia, ako aj ohýbanie razením na čelných plochách skosenia. Analýza základných príčin potvrdzuje, že všetky tieto chyby pochádzajú zo zlej kvality surovín. Po technickej optimalizácii sféroidizovaného žíhaného valcovaného drôtu GCr15 určeného pre vysokorýchlostné-hlavovanie za studena výrobok plne spĺňa praktické výrobné požiadavky.

Kľúčové slová: kuželíkové ložisko; kužeľový valec; vysokorýchlostný-stroj na vŕtanie za studena; ložisková oceľ GCr15; defekt; analýza zlyhania

1 proces obrábania štyroch-vysokorýchlostných{2}}staníc so studeným hlavičkovým strojom

Aby sa zlepšila kapacita razenia pre kužeľové valce s vonkajším priemerom nad 20 mm, používa sa dovážaný štvor{1}}vysokorýchlostný{2}}hlavný stroj za studena. Zariadenie poskytuje vysokú produktivitu pri rýchlosti lisovania až 100 kusov za minútu a vytvára vysoko presné valce, ktoré po tvarovaní nespôsobujú otrasy. Napriek tomu musí byť surovinou pre tento stroj guľôčkovaný žíhaný valcovaný drôt, zatiaľ čo domáci výrobcovia bežnej špeciálnej ocele dodávajú oceľ GCr15 nad Φ20 mm len vo forme plnej tyče. Po dohode dodáva dodávateľ špeciálnej ocele prispôsobený sféroidizovaný žíhaný valcovaný drôt pre tento proces vŕtania za studena.

Primárne technické požiadavky na skúšobný valcovaný drôt sú nasledovné: spracované dvojitým ťahaním a dvojitým lúpaním s povrchovou úpravou; sféroidizovaná žíhacia mikroštruktúra s hodnotením stupňa 2~4 na GB/T18254-2002; tvrdosť riadená na 170~185 HB. Počas viacprechodovej deformácie za studena dochádza k silnému mechanickému spevneniu, čo bráni následnému tvárneniu, a preto je požiadavka na relatívne nízku tvrdosť. Hĺbka jednostranného oduhličenia povrchu nesmie presiahnuť 0,8 % menovitého priemeru ocele; rozmerová tolerancia priemeru tyče je 0~−0,05 mm, pričom ostatné špecifikácie sú v súlade s príslušnými nákupnými technickými dohodami.

Lisovanie kužeľových valcov na štvor{0}}polohovom stroji na frézovanie za studena zahŕňa štyri sekvenčné pracovné stanice: strihanie polotovaru → ubíjanie konca → predbežné-tvarovanie → dokončovacie tvarovanie, pričom schéma tvarovania je znázornená na obrázku 1.

Obrázok 1 Schematický diagram procesu tvárnenia na štyroch-zastávkach

Strihanie naprázdno: Strihanie polotovaru-objímky vytvára polotovary s menšou deformáciou a čelnými plochami približne kolmými na axiálnu čiaru polotovaru.

Koniec rozčuľovania: Vyrovnáva nerovné čelné plochy polotovaru kolmo na os, zjednocuje dĺžku polotovaru a pretláča vonkajší kruh polotovaru.

Pred{0}}formovanie: Zhruba tvaruje skosený obrys, zmenšuje malý koncový rozmer, vytvára konkávnu dutinu na veľkom-konci a rozširuje vonkajší priemer smerom von.

Dokončite tvarovanie: Finalizuje rozmery valca na špecifikovanú toleranciu.

Počas tvárnenia dochádza k veľkej deformácii a pozoruhodnému pracovnému spevneniu na veľkých-skoseniach, vonkajšom priemere, čelnej ploche veľkých aj malých koncov a na malom{1}}koncoch. Variácie tvrdosti hotových valcov v rôznych polohách sú uvedené v tabuľke 1. V porovnaní s valcami z jednopolohových mechanických lisov sa výrobky z tohto stroja vyznačujú mimoriadnou rozmerovou presnosťou, eliminujúc dodatočné{5}}procesy, ako je odstraňovanie bleskov, mäkké brúsenie vonkajšieho priemeru a mäkké brúsenie čelnej plochy, čo výrazne zlepšuje mieru využitia suroviny.

Tabuľka 1 Zmeny tvrdosti lisovaného valca v rôznych polohách (jednotka: HB)

2 Analýza defektov lisovaných kužeľových valcov

Počas tvarovania kužeľových valcov, ako je znázornené na obrázku 1, medzi opakujúce sa chyby patrí priečne praskanie narezaných polotovarov, axiálne povrchové trhliny na vonkajšom priemere a skosení veľkého{1}}konca a chyby ohybov na povrchoch skosenia. Po systematickej kontrole zariadení, matríc a surovín sa ako hlavná príčina overí zlá kvalita skúšobného oceľového drôtu.

2.1 Priečne praskanie strihaných polotovarov

Na strihaných polotovaroch na rezacej stanici sa často vyskytujú priečne trhliny rovnobežné s rovinou strihu, ktoré spúšťajú núdzové zastavenie a alarm stroja na strihanie za studena. Metalografické vzorky vyrezané z prasknutých polotovarov sú leptané 2% roztokom kyseliny dusičnej v alkohole. Mikroskopické pozorovanie odhaľuje masívny lamelárny perlit plus hrubé častice karbidu (obrázok 2). Podľa normy GB/T18254-2002 pre vysoko uhlíkovú chrómovú ložiskovú oceľ je sféroidná mikroštruktúra prehriata a klasifikovaná nad stupňom 6. Objemová tvrdosť prasknutých polotovarov sa meria na 187 HB pomocou testera tvrdosti podľa Brinella.

Kontrola vzoriek z hlavy, stredu a konca tej istej drôtenej cievky odhaľuje nekonzistentnú mikroštruktúru žíhania: Spolu existujú sféroidizované štruktúry stupňa 4, 5 a 6 s tvrdosťou v rozsahu od 184 HB do 189 HB. Nekvalifikovaná sféroidizovaná mikroštruktúra, najmä prebytok lamelárneho perlitu, drasticky znižuje ťažnosť ocele. Ťahové napätie sústredené v blízkosti šmykovej roviny počas rezania polotovaru iniciuje priečne praskanie polotovaru.

Obrázok 2 Mikroštruktúra sféroidného žíhania priečne prasknutého polotovaru

2.2 Povrchové trhliny na veľkých{1}}koncoch s vonkajším priemerom a skosením valcov

Axiálne povrchové trhliny sa bežne vyskytujú na-veľkom vonkajšom priemere a skosení dokončených valcov, pričom čiastočné trhliny siahajú až na čelné plochy. Magnetická kontrola častíc na hotových dieloch hromadí množstvo magnetického prášku na veľkých-koncoch skosenia. Po morení za horúca (50 % koncentrovaná priemyselná kyselina chlorovodíková + 50 % vody, namočená pri 70 stupňoch počas 30 minút) sa cez povrchy skosenia objavia husté jemné axiálne mikrotrhliny. Na malom-konci skosenia existuje niekoľko rovnakých mikrotrhlín.

Valce s axiálnymi trhlinami vonkajšieho priemeru{0}}sú na metalografickú analýzu narezané kolmo na smer trhliny. Mikrosnímka ukazuje trhliny rozdelené do dvoch vrstiev: vonkajšiu vrstvu hrubej trhliny s povrchovým oduhličením a vnútornú vrstvu jemných trhlín bez oduhličenia (obrázok 3). Kontrola mikroštruktúry surového valcovaného drôtu identifikuje súvislú dekarbonizovanú vrstvu hlbokú 0,3 až 0,4 mm na povrchu ocele (obrázok 4), spolu s rozptýlenými hlbokými axiálnymi trhlinami a početnými plytkými povrchovými škrabancami.

Veľká radiálna expanzia smerom von nastáva pri veľkom-vonkajšom priemere a skosení počas tvárnenia za studena, sprevádzaná intenzívnym vytvrdzovaním a zhoršenou ťažnosťou. Pre-existujúce povrchové defekty (trhliny/škrabance) vo vnútri oduhličenej vrstvy s lamelárnym perlitom sa šíria do makroskopických trhlín pod tvarovacím napätím; dekarbonizovaná oblasť okolo trhlín zdedí pôvodné povrchové defekty zo surového materiálu, zatiaľ čo neoduhličené časti trhlín vznikajú v dôsledku šírenia trhlín pri lisovaní. Na rozdiel od toho, tvarovanie malých{5}}koncov prebieha cez deformáciu smerom dovnútra zmršťovania, ktorá obmedzuje expanziu trhliny.

Obrázok 3 Prierez-morfológia axiálnej trhliny na vonkajšom priemere lisovaného valca

Obrázok 4 Povrchová oduhličená vrstva surovej ocele s mikrotrhlinami z medzikryštalického oxidu na hornom povrchu

Plytké praskliny a škrabance na vonkajšom povrchu valca sa odstránia pri následnej operácii brúsenia, zatiaľ čo povrchy skosenia zostávajú neobrúsené a zachovávajú si drobné kazy, čo vedie k akumulácii magnetického prášku počas záverečnej kontroly MPI.

2.3 Defekt prehýbania razenia na valčeku

Vizuálna kontrola tvarovaných valcov zisťuje chyby ohybov symetricky rozmiestnené pozdĺž stredovej osi na veľkých{0}}koncoch aj na malých{1}}koncoch skosenia. Po odstraňovaní porúch je poškodenie matrice vylúčené; ohýbanie pochádza z extra "nadbytočného kovu" na miestnom konci polotovaru generovaného v procese strihania.

Zlomený prierez- strihaného polotovaru predstavuje približný obrys elipsy, pričom šmyková sila je zarovnaná pozdĺž vedľajšej osi elipsy. Na oboch koncoch hlavnej osi sa nachádza 1~2 mm široká roztrhnutá prebytočná-zóna kovu, ktorá sa líši od čistého šmykového povrchu inde (obrázok 5). Štatistické údaje naznačujú, že pri tvrdosti suroviny okolo 192 HB nedochádza k prehýbaniu skosenia; ohýbanie sa objavuje konzistentne pre suroviny pod 190 HB v dôsledku nadmernej ťažnosti vedúcej k roztrhnutiu otrepov/prebytočného kovu na konci polotovaru počas rezania. Nízka základná tvrdosť surovej ocele preto po tvarovaní spôsobuje nepravidelné odtrhnutie hrany a následné skosenie.

3 Zlepšenie kvality surovín a overovací test

Sledovanie defektov uzatvára štyri kritické nevýhody počiatočného skúšobného valcovaného drôtu: (1) Nezhodná-nerovnomerná mikroštruktúra sféroidizovaného žíhania; (2) Nad-hrubá neplatná povrchová oduhličená vrstva; (3) Náhodné povrchové trhliny a škrabance na oceli; (4) Poddimenzovaná sferoidizovaná žíhacia tvrdosť.

Obrázok 5 Schéma roztrhaného prebytku-kovových zón na povrchu strihaného lomu

Revidované technické špecifikácie pre kvalifikovaný valcovaný drôt sú formulované takto:

Sferoidizovaná mikroštruktúra žíhania riadená v rámci stupňa 2~4 s jednotnou štruktúrou naprieč jednožilovou cievkou;

Nulová povrchová dekarbonizácia na hotovej oceli;

Nie sú povolené žiadne povrchové trhliny ani mechanické škrabance;

Sferoidizovaná žíhaná tvrdosť regulovaná od 195 HB do 207 HB; zostávajúce technické položky nezmenené.

Dodávateľ dodáva skúšobný drôt v súlade s aktualizovanými špecifikáciami: sféroidná štruktúra triedy 2, objemová tvrdosť 203 HB, úplne oduhličený-povrch bez prasklín a škrabancov. Skúška dávkového razenia s vylepšenou surovinou eliminuje všetky vyššie uvedené chyby tvárnenia a štvorpolohový vysokorýchlostný- stroj za studena obnovuje stabilnú normálnu výrobu.

2026 1. júna týždeňWBM POdporúčanie produktu

Rolling Dies:

Ako jeden z profesionálnych výrobcov nástrojov poskytuje valcovaciu matricu s vysokou tvrdosťou, rýchlym dodaním a dobrým servisom.

https://www.bearingroller.com/tools/rolling-dies.html