Резюме: По време на пробно щамповане на конусовидни ролки с внесено четири{0}}високоскоростно{1}}оборудване за студено зареждане, се появиха типични дефекти, включително напречно напукване на изрязани заготовки, повърхностни пукнатини по външния диаметър на ролката и фаската, както и сгъване на щамповане върху повърхностите на фаската. Анализът на първопричината потвърждава, че всички тези дефекти произтичат от лошо качество на суровината. След техническа оптимизация на сфероидизиран закален валцдрат GCr15, предназначен за високо-скоростно студено зареждане, продуктът напълно отговаря на практическите производствени изисквания.

Ключови думи: конусни ролкови лагери; заострена ролка; високо{0}}скоростна машина за студено зареждане; GCr15 лагерна стомана; дефект; анализ на отказите

1 процес на обработка на четири-станции с висока-скорост на студена машина

За да се подобри капацитетът за щамповане за конусовидни ролки с външен диаметър над 20 mm, се използва внесена четири-станционна високо-скоростна машина за студено зареждане. Оборудването осигурява висока производителност при скорост на щамповане до 100 броя в минута и произвежда ролки с висока-прецизност без пламъци след формоване. Независимо от това, суровината за тази машина трябва да бъде сфероидизиран закален валцдрат, докато местните основни производители на специална стомана доставят само стомана GCr15 над Φ20 mm в твърда форма на пръти. След договаряне доставчик на специална стомана осигурява персонализиран сфероидизиран закален валцдрат за този процес на студено зареждане.

Основните технически изисквания за пробния валцдрат са както следва: обработен чрез двойно изтегляне и двойно обелване с повърхностна обработка; сфероидизирана отгряваща микроструктура, оценена със степен 2~4 по GB/T18254-2002; твърдост, контролирана при 170~185 HB. По време на много-студена деформация настъпва тежко втвърдяване, което възпрепятства последващото формоване, оттук и изискването за относително ниска твърдост. Дълбочината на обезвъглеродяване на едностранната повърхност не трябва да надвишава 0,8% от номиналния диаметър на стоманата; толерансът на размерите на диаметъра на пръта е 0~−0,05 mm, като останалите спецификации отговарят на съответните технически споразумения за закупуване.

Щамповането на конусовидни ролки на четири-станционната машина за студено зареждане обхваща четири последователни работни станции: рязане на заготовки → крайно уплътняване → предварително-формоване → крайно формоване, със схема на формоване, показана на Фигура 1.

Фигура 1 Схематична диаграма на четири-процеса на формоване на щамповане на станции

Срязване на заготовки: Срязването на заготовки от типа -втулка генерира заготовки с малка деформация и крайни повърхности, приблизително перпендикулярни на аксиалната линия на заготовката.

Край на разстройването: Изравнява неравномерните крайни повърхности на заготовките, перпендикулярни на оста, уеднаквява дължината на заготовките и измества външния кръг на заготовките.

Предварително{0}}оформяне: Грубо оформя заострения контур, свива малкия краен размер, образува вдлъбната кухина върху голямата-крайна повърхност и разширява външния диаметър навън.

Завършете оформянето: Финализира размерите на ролката до определен толеранс.

Голяма деформация и забележително закаляване при работа се извършват върху голямата-крайна фаска, външния диаметър, челната повърхност както на големите, така и на малките краища и малката-крайна фаска по време на формоване. Вариациите на твърдостта на завършените ролки на различни позиции са посочени в таблица 1. В сравнение с ролките от механични преси с една-станция, продуктите от тази машина се отличават с превъзходна точност на размерите, елиминирайки последващи-процеси като бързо отстраняване, меко шлайфане на външния диаметър и меко шлайфане на челната повърхност, което значително подобрява степента на използване на суровината.

Таблица 1 Вариация на твърдостта на щампована ролка в различни позиции (Единица: HB)

2 Анализ на дефекти на щамповани заострени ролки

По време на формоването на заострени ролки, както е показано на Фигура 1, повтарящите се дефекти включват напречно напукване на срязани заготовки, аксиални повърхностни пукнатини по голям-краен външен диаметър и скосяване и дефекти на сгъване на скосени повърхности. След систематична проверка на оборудването, матриците и суровините, лошото качество на пробната стоманена тел се потвърждава като първопричина.

2.1 Напречно напукване на срязани заготовки

Напречни пукнатини, успоредни на равнината на срязване, често се появяват на срязани заготовки в станцията за рязане, задействайки аварийно спиране и аларма на машината за студена посока. Металографските образци, изрязани от напукани заготовки, се ецват с 2% разтвор на алкохол на азотна киселина. Микроскопско наблюдение разкрива масивен ламеларен перлит плюс груби частици карбид (Фигура 2). Съгласно стандарта GB/T18254-2002 за високовъглеродна хромирана стомана, сфероидизираната микроструктура е прегрята и класифицирана над степен 6. Обемната твърдост на напуканите заготовки се измерва при 187 HB чрез уред за измерване на твърдост по Бринел.

Проверката за вземане на проби от главата, средата и опашката на една и съща телена намотка разкрива непоследователна микроструктура на отгряване: Съществуват сфероидизирани структури от степен 4, 5 и 6, с твърдост, варираща от 184 HB до 189 HB. Неквалифицираната сфероидизирана микроструктура, особено излишъкът от ламеларен перлит, драстично намалява пластичността на стоманата. Напрежението на опън, концентрирано близо до равнината на срязване по време на рязане на заготовката, инициира напречно напукване на заготовката.

Фигура 2 Сфероидизирана микроструктура на отгряване на напречно напукана заготовка

2.2 Повърхностни пукнатини по голям-краен външен диаметър и скосяване на ролките

Аксиалните повърхностни пукнатини обикновено се срещат по голям-краен външен диаметър и скосяване на готови ролки, с частични пукнатини, простиращи се върху челните повърхности. Проверката с магнитни частици на завършените части натрупва обилно количество магнитен прах в местата на големи-крайни фаски. След горещо ецване (50% концентрирана промишлена солна киселина + 50% вода, накисната при 70 градуса за 30 минути), гъсти фини аксиални микропукнатини се появяват по скосените повърхности. Съществуват няколко идентични микропукнатини по малката крайна фаска.

Ролките с пукнатини с аксиален външен-диаметър се нарязват перпендикулярно на посоката на пукнатината за металографски анализ. Микроснимка показва пукнатини, разделени на два слоя: външен слой груби пукнатини с повърхностно обезвъглеродяване и вътрешен фин слой пукнатини без обезвъглеродяване (Фигура 3). Проверката на микроструктурата на необработен валцдрат идентифицира непрекъснат обезвъглероден слой с дълбочина 0,3~0,4 mm върху стоманена повърхност (Фигура 4), заедно с разпръснати дълбоки аксиални пукнатини и множество плитки повърхностни драскотини.

Голямо радиално разширение навън възниква при голям-краен външен диаметър и скосяване по време на студено формоване, придружено от интензивно втвърдяване при работа и влошена пластичност. -съществуващи повърхностни дефекти (пукнатини/драскотини) вътре в обезвъглероден слой с ламелен перлит се разпространяват в макроскопични пукнатини при формиращо напрежение; обезвъглеродената област около пукнатините наследява първоначалните повърхностни дефекти от суровината, докато не-обезвъглеродените секции на пукнатината се развиват от разпространението на пукнатината при щамповане. Обратно, оформянето на малкия край протича чрез деформация на свиване навътре, която ограничава разширяването на пукнатината.

Фигура 3 Морфология на напречно сечение на аксиална пукнатина върху външен диаметър на щампована ролка

Фигура 4 Повърхностно обезвъглероден слой от необработена стомана с междукристални оксидни микропукнатини върху горната повърхност

Плитките пукнатини и драскотини по външната повърхност на ролката се отстраняват при последваща операция на шлайфане, докато скосените повърхности остават нешлайфани и запазват малки дефекти, което води до натрупване на магнитен прах по време на крайната MPI проверка.

2.3 Дефект при сгъване при щамповане върху скосяване на ролката

Визуалната проверка на формованите ролки открива дефекти на сгъване, симетрично разпределени по протежение на централната ос както на големите-крайни, така и на малките-крайни фаски. Повреда на матрицата се изключва след отстраняване на неизправности; сгъването произлиза от допълнителен "излишен метал" на местния празен край, генериран при процедура на срязване.

Счупеното напречно-сечение на срязаната заготовка представлява приблизителен контур на елипса, като силата на срязване е подравнена по малката ос на елипсата. В двата края на главната ос съществува 1~2 mm широка разкъсана излишна-метална зона, която се различава от чистата повърхност на срязване другаде (Фигура 5). Статистическите данни показват, че не се получава сгъване на фаска, когато твърдостта на суровината е около 192 HB; прегъването се появява последователно за суровина под 190 HB поради прекомерната пластичност, водеща до разкъсани грапавини/излишен метал на празния край по време на рязане. Следователно ниската основна твърдост на необработената стомана причинява неравномерен разкъсан ръб и последващо сгъване на фаската след формоване.

3 Тест за подобряване на качеството на суровината и проверка

Проследяването на дефектите заключава четири критични недостатъка на първоначалния пробен валцдрат: (1) Не-съответстваща неравномерна сфероидизирана отгряваща микроструктура; (2) Над-дебел невалиден повърхностен обезвъглероден слой; (3) Случайни повърхностни пукнатини и драскотини върху стомана; (4) Малка сфероидизирана твърдост на отгряване.

Фигура 5 Схема на разкъсани излишни-метални зони върху срязана повърхност на счупване

Ревизираните технически спецификации за квалифициран валцдрат са формулирани по-долу:

Сфероидизирана отгряваща микроструктура, контролирана в рамките на Степен 2~4 с еднаква структура през единична телена намотка;

Нулево повърхностно обезвъглеродяване на готова стомана;

Не се допускат повърхностни пукнатини или механични драскотини;

Сфероидизирана отгрята твърдост, регулирана от 195 HB до 207 HB; останалите технически елементи непроменени.

Доставчикът доставя отново пробна жица, отговаряща на актуализираните спецификации: сфероидизирана структура, класифицирана като степен 2, обемна твърдост 203 HB, повърхност без пълно обезвъглеродяване-без пукнатини или драскотини. Тестът за партидно щамповане с подобрена суровина елиминира всички горепосочени дефекти при формоване и четири-станционната високо-скоростна машина за студено зареждане възобновява стабилното нормално производство.

2026 1 юни седмицаWBM PПрепоръка за продукт

Rolling Dies:

Като един от производителите на професионални инструменти, осигурява подвижна матрица с висока твърдост, бърза доставка и добро обслужване.

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