WBM Technology Knowledge: Идея за анализ на повърхностни дефекти на стоманени топки на лагери

Обобщени са идеите и методите за анализ на повърхностни дефекти на стоманени топки в процеса на студена обработка.

Резюме:Въведени са често срещаните повърхностни дефекти на стоманени топки, и дефектите на готовите стоманени топки се анализират главно. Дадени са два случая на анализ за повърхностни дефекти, и идеята и методите за анализ са обобщени за повърхностни дефекти на стоманени топки по време на процеса на студена обработка．

Ключови думи:търкалящ лагер; стоманена топка; повърхностен дефект; сканираща електронна микроскопия; металографско изследване

Стоманената топка е търкалящият елемент, носещ натоварването в сачмените лагери и една от най-важните части. Процесът на нейната обработка от студено зареждане (или горещо валцуване и коване) до окончателното почистване и опаковане включва много процедури на обработка и всяка процедура на обработка може да окаже влияние върху качеството на повърхността на топката. Работата на опорната повърхност ще бъде пряко засегната.

Що се отнася до готовата стоманена топка, по-честите дефекти са: повърхностни микропукнатини, повърхностни меки петна, повърхностни драскотини и повърхностни черни петна. Всеки дефект може да доведе до отлепване от умора и дори до счупване на стоманената топка по време на работа, което води до ранна повреда на лагера. Много е важно да се използват различни методи за анализ, за ​​да се открие първопричината за повърхностните дефекти възможно най-скоро и да се предложат противодействия навреме.

Тази статия основно анализира повърхностните дефекти на два вида стоманени топки чрез макронаблюдение, микроанализ, металографска инспекция и студено ецване и обобщава идеите и методите за анализ на повърхностни дефекти, причинени от стоманени топки в процеса на студена обработка чрез случаи .

1. Идеи за анализ и избор на метод

1.1 често срещани дефекти на повърхността на стоманена топка

Методите за обработка на стоманени топки се разделят главно на студена и гореща обработка: стоманените топки с малък размер обикновено се формират чрез студено зареждане, докато стоманените топки с голям размер се формират чрез горещо валцуване или горещо коване. Повърхностните дефекти, образувани от различни методи на обработка, също имат свои собствени характеристики. Често срещаните дефекти на повърхността на стоманена топка включват главно следните категории: повърхностни пукнатини на суровини, дефекти при студена и гореща обработка, пукнатини при охлаждане, повреди от екструзия, петна от корозия и умора при меко смилане. Морфологичните характеристики, металографската структура, методите за анализ и мерките за противодействие на всеки дефект са различни. Очевидните дефекти на повърхността на готовите стоманени топки, като повърхностни пукнатини на суровини и пукнатини при охлаждане, са елиминирани в процеса на обработка. Има приблизително 7 типа често срещани повърхностни дефекти. Вижте таблица 1 за характеристиките на морфологията на дефекта и съответните методи за анализ.

1.2 избор на методи за анализ

Според морфологията на дефекта на повърхността на стоманената топка, типовете дефекти и методите за анализ са предварително избрани, проверени и анализирани в комбинация с таблица 1. Ако размерът на дефекта е малък, трябва да се извърши наблюдение със сканиращ електронен микроскоп и анализ на енергийния спектър да се определи микроморфологията и състава на вътрешния микрорегион на дефекта; След това дисектирайте дефекта, наблюдавайте дълбочината на дефекта и околната металографска структура чрез металографски метод, направете цялостна преценка според резултатите и накрая определете вида и причината за повърхностния дефект на стоманената топка.

2. Cасе анализ

2.1 Дефекти при студена глава

Технологията на обработка на партида стомана 9Cr18＜ 9,525 mm завършени стоманени топки е както следва: студена глава → леко смилане → закаляване и темпериране → твърдо смилане → смилане. Когато стоманените топчета (няколко частици) от тази партида бяха проверени 100 пъти под микроскоп, беше установено, че около 20 процента от продуктите имат линейни и тригеминални дефекти на повърхността.

2.1.1 наблюдение със сканиращ електронен микроскоп и анализ на енергийния спектър

Две стоманени топки бяха произволно взети от тази партида и зоната с дефекти, маркирани на повърхността на стоманената топка, беше наблюдавана отJSM-6380LVсканиращ електронен микроскоп и след това компонентите на дефектните части бяха анализирани отEDS. TРезултатите показват, че дефектите по повърхността на двете стоманени топки са тройни и тъмно сиви; При голямо увеличение материалът в дефекта е сравнително рохкав (фиг. 1), а анормалните елементи в неговия състав са главно кислород и следи от калций, което показва, че сивото чуждо вещество е главно оксид (фиг. 2).

2.1.2 металографско изследване

(1) дължина на дефекта

Наблюдавайте дефекта под микроскоп и измерете дължината му. Двете стоманени топчета са съответно {{0}}.13 mm и 0,85 mm.

(2) профилна морфология на дефектите

Изрежете стоманената топка 1# перпендикулярно на дефекта на повърхността, нейната морфология е показана на Фигура 3, а дълбочината на дефекта върху сечението е 0.63 mm; След корозия с 4 процента алкохолен разтвор на азотна киселина се установява, че дефектите са сиви и некохерентни и има очевидно обезвъглеродяване от двете страни (фиг. 4), което показва, че повърхностните дефекти на стоманената топка са получени преди закаляването и процес на темпериране.

Структурата за закаляване и темпериране на стоманената топка е клас 2, което отговаря на изискванията на JB / T 1460-2011TтехническаCусловия заHЯжтеTповторно лечение наHighCвъгленCхромSбез петнаSтелBнаушницаPизкуства наRолингBобеци.

Фиг． 1 Морфология на повърхностни дефекти върху стоманени топки

Фиг． 2 Крива за анализ на енергийния спектър на повърхностни дефекти върху стоманени топки

Фиг． 3 Морфология на сечението на повърхностен дефект върху стоманена топка 1#

Фиг． 4 Морфология на усилване на локален дефект върху секция на стоманена топка

(3) Металографско изследване на празна топка

Вземете 3 празни топки от същата партида продукти (след горещо мариноване) и забележете, че има пукнатини по оста на екватора (фиг. 5). Вземете един от тях и го изрежете по екватора за металографска проверка. Установено е, че пукнатината има формата на камбана, напукваща се от повърхността и разширяваща се навътре, с дълбочина около 0.55 mm (фиг. 6); Няма обезвъглеродяване от двете страни на основната пукнатина и има няколко микропукнатини долу вдясно с дълбочина около 0.07 mm (Фиг. 7).

Фиг． 5 Морфология на екваториална пукнатина на празни топки след ецване с гореща киселина

Фиг． 6 Морфология на разрез на пукнатина върху празна топка

Фиг． 7 Морфология на микропукнатината в дъното на пукнатината върху празна топка

2.1.3 проверка на горещо ецване

Четири стоманени топки в тази партида бяха горещо ецвани съгласно JB / T 1460-2011. Установено е, че има къс линеен или тригеминален дефект с ъгъл от около 45 градуса с аксиалната посока близо до екватора на всяка стоманена топка (фиг. 8), което показва, че разпределението на дефектите има определен закон и няма директен връзка със суровините.

Фиг． 8 Морфология на повърхностни дефекти върху стоманени топки (след ецване с гореща киселина)

2.1.4 Анализ на резултатите

Според резултатите от наблюдението на увеличението на SEM, анализа на енергийния спектър, горещото ецване и металографското изследване се счита, че линейните и тризъбите дефекти на повърхността на стоманената топка са се образували преди процеса на топлинна обработка и в процеса на студено зареждане. Повърхностните пукнатини на празната топка, особено микропукнатините, лесно се разширяват и задълбочават в процеса на смилане и термична обработка, което е и основната причина за предполагаемите дефекти на пукнатини по повърхността на готовата стоманена топка.

2.2 меко смилане

Бяха открити черни петна по повърхността на три завършени стоманени топки GCr15 ∅ 17,70 mm, представени за проверка, които бяха с овална форма (фиг. 9). Стоманената топка от тази спецификация е меко шлайфана за 0.25 mm, термично обработена и след това фино шлифована за 0.05 mm. Има резерв от 0,23 мм след фино смилане.

Фиг． 9 Макроморфология на повърхностен дефект върху стоманена топка

2.2.1 SEM анализ

Едно от трите стоманени топчета беше избрано на случаен принцип и повърхността му беше почистена с ултразвуков уред. След изсъхване се поставя вJSM6380LVсканиращ електронен микроскоп за наблюдение с увеличение. Установено е, че дефектът е плитък и ръбът е чист и плосък. Предварително беше преценено, че дефектът е причинен от нараняване на възглавницата от чужди твърди чужди частици (ФИГ. 10). Установено е също, че има няколко малки масивни дефекта в зоната на дефекта с естествена граница и морфология на корозия. Спекулира се, че тези малки корозионни ями се образуват след образуването на дефекта и след термична обработка или термична обработка. дДСЕнергиен спектрометър 7582 се използва за анализиране и сравняване на микросъстава на дефектната част и нормалната част на стоманената топка. Установено е, че има следа от сяра в дефекта и нейната крива на енергийния спектър е показана на фиг. 11.

Фиг． 10 Морфология на повърхностен дефект върху стоманена топка

Фиг． 11 Крива на анализ на енергийния спектър на състава в микрозона при повърхностен дефект

2.2.2 металографски анализ

Вземете една от останалите две стоманени топки, смилайте я и я полирайте с прототипа за смилане, докато обиколката на полиращата повърхност стане допирателна към дефекта, подгответе металографската проба, корозирайте я с разтвор на алкохол на азотна киселина с концентрация 4 процента, поставете на микроскопа, проверете и оценете структурата за охлаждане и темпериране на стоманената топка, предоставена за проверка, съгласно изискванията на JB / T 1255-2001 технически условия за термична обработка на стоманени части с високо съдържание на въглероден хром на търкалящи лагери и наблюдавайте и измервайте микроморфологията на дефектната част. Структурата за закаляване и темпериране на стоманената топка е показана на ФИГ. 12, а морфологията на профила на повърхностния дефект е показана на ФИГ. 13. Има карбуризация на нормалната повърхност и около дефекта (ФИГ. 14 и ФИГ. 15), а карбуризираният слой е около 0.03 mm. Вижте таблица 2 за резултатите от проверката. От таблица 2 може да се види, че структурата за закаляване и темпериране на стоманената топка отговаря на стандартните изисквания и е квалифицирана; Повърхностният дефект на стоманената топка възниква преди процеса на топлинна обработка.

Фиг． 12 Закаляване и темпериране на микроструктури на стоманена топка

Фиг． 13 Морфология на сечението на повърхностен дефект върху стоманена топка (без корозия)

Фиг． 14 Краен карбуризиран слой в нормалната част на стоманената топка

Фиг． 15 Маргинален карбуризиран слой в дефектната част на стоманената топка (морфология на сечението)

           Раздел． 2 Резултати от анализа на микроструктурата

2.2.3 проверка на горещо ецване

Поставете останалите две стоманени топки в 50 процента воден разтвор на солна киселина, загрейте ги до 60 ~ 70 градуса, задръжте ги за 30 минути, извадете ги и ги почистете и след това ги наблюдавайте при ниско увеличение, както е показано на фиг. 16.

Фиг． 16 Морфология на повърхностни дефекти върху стоманени топки след декапиране с гореща киселина

След наблюдение се установява, че дефектите на повърхността на стоманена топка са близо до полюса, но не са разпределени по ръба на полюса и имат определено разстояние от полюса; Повърхностният дефект на друга стоманена топка се намира близо до екватора. Цветът на дефектната част на 2-зърнеста стоманена топка е в съответствие с този на нормалната част. На външен вид това е малка яма, като дъното на ямата се вижда ясно.

2.2.4 Анализ на резултатите

След ецване се установява, че дефектите са произволно разпределени по повърхността на стоманената топка, което може да елиминира възможността, причинена от процеса на студено щамповане; В комбинация с резултатите от металографския анализ - има определена дълбочина на карбуризиран слой по ръба на нормалната повърхност на стоманената топка и около дефекта, може да се определи, че повърхностният дефект на стоманената топка е нараняване от екструзия на твърда частици в процеса на меко смилане преди термична обработка.

3. Cвключване

Броят на всяка партида готови стоманени топки е голям и е неизбежно да се намерят повърхностни дефекти при проверката на готовите продукти. Ако е случай, той трябва да е случаен и отпадъчните продукти могат да бъдат избрани; Въпреки това, за определена част от повърхностните дефекти е необходимо да се формулира разумна схема за анализ, да се намерят точните причини за дефектите възможно най-скоро и да се предложат контрамерки. От една страна, той може правилно да обработва тази партида продукти за управление на качеството; От друга страна, това също е благоприятно за обобщаване на опита, за да се предотврати повторното възникване на подобни проблеми с качеството и да се гарантира квалифицираното ниво на готови стоманени топки.

Повече заWBMСтоманена топка:

Стоманените топки са важни основни компоненти в индустрията. Стоманените топки за лагери имат дълга история на употреба в производството на прецизни лагери и живота и са по-широко използвани. Може да се каже, че стоманените топки съществуват на повечето места, където има въртене, обикновено известни като стоманени топки и топки. Стоманените топки се използват широко в лагери, хардуер, електроника, металургия, механично оборудване, електроенергия, минно дело, металургия и други области.

WBM вече има способността да доставя пълен комплект инструменти за линията за шлайфане на конични ролки Modler.Техенинструментsса добре монтирани в безцентрова шлифовъчна машина Modler и шлифовъчна машина Modler. И помогнете на клиентите да произвеждат високо прецизни ролки с ниска цена.