Abstrak:Die penempaan sejuk yang berat untuk penggelek kon yang diperbuat daripada keluli Cr12MoV mempunyai hayat perkhidmatan yang lebih pendek. Kegagalan acuan ini terutamanya disebabkan oleh haus berat rongga acuan, patah pengembangan membujur dan melintang, penjuru bulat yang lekuk, dan rupa lubang hakisan keletihan. Berdasarkan asas ubah bentuk plastik, haus goncang, dan patah keletihan, Pengarang menganalisis mekanisme kegagalan ubah bentuk plastik sedikit, haus memerah, dan patah pengembangan memerah semasa bekerja. Disimpulkan bahawa cara penambahbaikan untuk memanjangkan hayat perkhidmatan adalah dengan mengguna pakai bahan die baru seperti aloi keras dan die kerja sejuk kekuatan tinggi dan keliatan baru mengikut reka bentuk cetakan dan keadaan perkhidmatan. Kata kunci: acuan penempa sejuk; mekanisme kegagalan; cara penambahbaikan
1.pengenalan
Penggelek tirus galas keluli GCr15 dibentuk oleh tajuk sejuk, juga dikenali sebagai setem sejuk. Pada masa ini, keluli Cr12MoV digunakan terutamanya sebagai acuan pembentukan di China. Disebabkan oleh daya setem berat yang dikenakan pada acuan semasa proses setem, hayat perkhidmatannya agak singkat. Pada hari-hari awal, acuan keluli Cr12MoV telah dipadamkan pada 1080 darjah dan dibaja pada 520 darjah, dengan kekerasan 62~64HRC. Disebabkan saiz besar dan pengagihan karbida yang tidak sekata dalam keluli ini, fenomena patah dan keruntuhan lebih teruk semasa digunakan. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, banyak kilang telah beralih kepada proses rawatan pelindapkejutan 1040 darjah dan pembajaan suhu sederhana, dengan kekerasan 60-62HRC dan peningkatan keliatan impak. Fenomena patah telah dikurangkan dengan banyak, dan hayat perkhidmatan telah meningkat kira-kira dua kali. Mengambil contoh penggelek tirus 18mm, pada asalnya ia hanya boleh menebuk 1700-2000 kepingan, tetapi kini ia boleh menebuk lebih 4000 keping, dengan maksimum 10000 hingga 20000 keping. Walau bagaimanapun, ia masih tergolong dalam acuan jangka pendek, yang bukan sahaja meningkatkan penggunaan acuan, tetapi yang lebih penting, menjejaskan kecekapan pengeluaran. Disebabkan fakta bahawa bahan penggelek tirus ialah keluli GCr15 dengan kekerasan yang agak tinggi (197-227}HB), ia berubah daripada bentuk silinder kepada bentuk kon selepas dicap, dan hujung atas dan bawah adalah bahagian bawah rata dan dicop ke dalam bentuk arka bulat, menyebabkan permukaan rongga acuan menahan seketika hentaman beban berat dan daya geseran secara tempatan. Mengikut tekanan tebukan, ia boleh mencapai lebih 3000MPa. Masalah hayat perkhidmatan rendah acuan keluli Cr12MoV adalah sukar untuk diselesaikan. Oleh itu, industri galas domestik sedang giat menyelidik bahan acuan baru.
Manifestasi utama kegagalan acuan adalah perubahan dalam saiz kosong roller dan sama ada pemprosesan tajuk sejuk boleh diteruskan secara normal. Jika saiz kosong roller menjadi lebih besar, atau kosong tidak cukup diisi (dipanggil di bawah tekanan), atau jika kosong roller cacat atau tidak dapat dicop kerana retak acuan atau kecacatan rongga, acuan menjadi tidak sah dan dibuang, dan acuan baru perlu diganti. Secara amnya dipercayai bahawa peningkatan dalam saiz rongga disebabkan terutamanya oleh rintangan haus acuan yang tidak mencukupi, manakala keretakan, keruntuhan, dan kecacatan permukaan dalaman disebabkan terutamanya oleh keliatan yang tidak mencukupi. Walau bagaimanapun, masalahnya tidak begitu mudah kerana di bawah daya hentaman berat, sebagai tambahan kepada geseran dan haus yang kuat, terdapat juga disertai dengan ubah bentuk mikroplastik, yang kedua-duanya boleh menyebabkan saiz rongga acuan meningkat. Keretakan acuan juga menunjukkan ciri-ciri patah keletihan, yang berkaitan dengan kedua-dua kerapuhan dan proses penjanaan dan pembangunan sumber retak. Penjanaan kecacatan dalaman dalam rongga acuan juga berkaitan dengan ubah bentuk plastik dan patah keletihan.
2. Borang kegagalan dan analisis daya
Selepas menyiasat acuan sedia ada keluli Cr12MoV di kilang tertentu, didapati terdapat lima situasi utama kegagalan muktamad, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1: ① Saiz rongga acuan menjadi lebih besar, melebihi julat ralat yang dibenarkan, menyebabkan saiz daripada kosong roller kon untuk melebihi toleransi, dan juga pengisian yang tidak mencukupi, mengakibatkan di bawah tekanan, menyumbang kira-kira 60%; ② Perkembangan rekahan membujur dalam acuan mengakibatkan keretakan pada dinding dalaman rongga acuan, yang dipanggil retak pengembangan, menyumbang kira-kira 20%; ③ Patah bulat acuan terutamanya berlaku pada acuan individu, menyumbang kira-kira 5%. Bagi kebanyakan acuan terbelah, patah ini biasanya tidak berlaku; ④ Fillet runtuh atau lubang keletihan, menyumbang kira-kira 10%; ⑤ Keretakan lain, seperti pengeluaran bahan atau retak permukaan, menyumbang kira-kira 5%.
Rajah.1(a)bentuk kegagalan dan kedudukan dadu
(b) gambar die patah pengembangan
Semasa proses tajuk sejuk pembentukan penggelek kon, keadaan tegasan acuan ditunjukkan dalam Rajah 2. Dinding dalam acuan tertakluk kepada daya pemerasan P, yang membentuk tegasan ricih t. Magnitud tegasan ricih berkaitan dengan daya geseran, dan taburan dari permukaan ke dalam secara beransur-ansur berubah, dengan nilai puncak pada permukaan dalam.
Rajah.2 Skim taburan daya acuan penempa sejuk.
(a) tegasan ricih bulat (b) taburan tegasan ricih dalam lapisan permukaan kerja (c) daya pada sudut bulat
Situasi pertama kegagalan acuan disebabkan oleh dua sebab: haus dan ubah bentuk plastik. Semasa pengecapan, bahan kerja tertakluk kepada ubah bentuk penyemperitan serta-merta, yang mula-mula berlaku pada permukaan badan yang sedikit cembung. Walaupun permukaannya sangat licin, sentiasa terdapat kekasaran tertentu pada permukaan dalaman acuan baru, iaitu terdapat benjolan mikro yang tidak rata. Apabila tekanan mencapai 1000-3000MPa, tegasan lebih besar pada jasad yang sedikit cembung, membawa kepada ubah bentuk plastik setempat dan tegasan ricih yang ketara pada kedalaman tertentu. Disebabkan oleh kesan memerah, terdapat sedikit anjakan relatif antara bahan kerja dan permukaan acuan, yang serupa dengan kehausan yang mengganggu. Disebabkan oleh tekanan positif yang tinggi, bilet roller yang diproses berulang kali menggosok dengan kuat pada permukaan dalaman acuan, menyebabkan haus. Disebabkan oleh kesan memerah, rongga acuan juga tertakluk kepada daya pengembangan. Apabila bahan kerja bersentuhan tempatan dengan permukaan acuan, daya yang tidak sekata boleh melebihi kekuatan hasil keluli Cr12MoV, mengakibatkan ubah bentuk mikroplastik dan peningkatan dalam saiz rongga acuan. Lekukan anulus dalam Rajah 1b disebabkan oleh ubah bentuk plastik pada permukaan sentuhan acuan terbelah.
Di samping itu, haba yang diubah oleh ubah bentuk penggelek yang diproses dan haba yang dihasilkan oleh geseran kuat secara tempatan boleh meningkatkan suhu permukaan rongga acuan, menyebabkan ketidakstabilan dalam struktur permukaan rongga acuan dan menjadikannya lebih terdedah kepada ubah bentuk plastik dan pakai.
Kes kegagalan acuan kedua dan ketiga, disebabkan oleh tindakan berulang daya lilitan, mengakibatkan permulaan retakan tempatan, dan punca retakan sering berlaku pada lapisan permukaan karbida berhalangan atau kemasukan. Sebaik sahaja retakan berlaku, disebabkan kepekatan tegasan, perambatan retakan di sini dipercepatkan, akhirnya membawa kepada keretakan rapuh. Rajah 3 menunjukkan gambar rajah skema pembangunan retak membujur dan foto patah. Memerhatikan foto patah, punca retakan kelihatan sebagai lubang kakisan bulat. Punca retak mungkin terbentuk melalui pengelupasan karbida besar atau kemasukan, yang lebih berkemungkinan melekat atau menggigit dengan bahan kerja selepas pembentukan, menyebabkan punca retakan mengembang. Dengan tindakan daya hentaman berselang-seli, retakan berkembang dalam kedua-dua arah menegak dan mendatar. Kemunculan retakan melepaskan daya lilitan, manakala retakan baru tidak lagi muncul di kedudukan lain. Oleh itu, hanya satu retakan berlaku dalam acuan. Morfologi patah mempamerkan ciri belahan kuasi, dan permukaan patah mempamerkan ciri patah keletihan. Selain itu, disebabkan oleh daya lilitan yang tidak sekata pada acuan, ia menyebabkan ubah bentuk dan pengembangan yang tidak sekata bahagian atas dan bawah, yang membawa kepada permulaan dan penyebaran retakan melintang. Retakan melintang juga berkaitan dengan penyejukan acuan yang tidak sekata semasa rawatan haba.
Rajah 3(a) Foto dadu patah dan (b) lakaran perambatan rekahan lesu
Kes keempat kegagalan acuan adalah disebabkan oleh kepekatan serta-merta tegasan mampatan pada sudut bulat, sehingga 3000-4000MPa, menyebabkan kedalaman tertentu (kira-kira beberapa) di bawah permukaan pada titik itu μ Dalam m, ricih ketara tegasan dijana, menyebabkan bahan menghasilkan dan membentuk zon ubah bentuk plastik. Di bawah tekanan berulang, retakan mikro selari dengan permukaan dihasilkan, akhirnya menunjukkan keruntuhan dan sentuhan keletihan pitting.
Situasi kelima pada dasarnya serupa dengan ②, ③, atau ④, kecuali lokasi di mana patah dan runtuh keletihan berlaku adalah berbeza. Menurut analisis bentuk kegagalan, mekanisme kegagalan utama ialah ubah bentuk mikroplastik, haus yang membimbangkan, dan patah keletihan.
Mekanisme ubah bentuk mikroplastik juga disebabkan oleh gelinciran kehelan. Adakah ubah bentuk bermula dengan nukleasi kehelan baru atau dengan pengaktifan kehelan sedia ada? Terdapat dua pandangan. Yang pertama menunjukkan bahawa ubah bentuk plastik pada mulanya berkaitan dengan nukleasi kehelan baru, yang boleh terbentuk pada langkah-langkah kecil atom tunggal, sempadan butiran, sempadan subgrain, dll. di permukaan; Pandangan kedua menunjukkan bahawa peringkat awal ubah bentuk plastik adalah disebabkan oleh pengaktifan sumber kehelan atas pada sempadan butiran [1]. Oleh itu, lapisan permukaan acuan mengutamakan berlakunya slip terkehel, menyebabkan ubah bentuk mikroplastik, yang secara beransur-ansur merambat ke pedalaman. Untuk meningkatkan daya tahan terhadap ubah bentuk mikroplastik, sebenarnya perlu untuk mewujudkan halangan kepada pergerakan semua kehelan. Pertama, adalah perlu untuk meningkatkan rintangan geseran kekisi. Pengaloian berkesan larutan pepejal boleh meningkatkan rintangan kekisi pergerakan kehelan. Unsur pengaloian yang berbeza mempunyai kesan yang berbeza terhadap kekuatan matriks. Si, W, Cr, Mo, V, dsb. adalah semua elemen pengukuhan yang berkesan, terutamanya Si dan W, yang boleh meningkatkan kekuatan hasil dengan ketara. Penyelidikan telah menunjukkan bahawa terdapat nilai ambang elastik untuk had keanjalan, di bawahnya gelinciran kehelan tidak boleh dimulakan. Oleh itu, meningkatkan kekuatan hasil bahan boleh meningkatkan tenaga rintangan ubah bentuk dengan berkesan, terutamanya apabila tekanan hentaman maksimum adalah malar. Penapisan saiz butiran dan substruktur transformasi martensit boleh meningkatkan ketumpatan terkehel dan meningkatkan tahap penyematan. Sebaliknya, semasa penghalusan titik bahan berkarbonat keras, kehelan membentuk gelang kehelan di sekeliling siri zarah. Apabila zarah sangat tersebar, rintangan kepada ubah bentuk mikroplastik adalah maksimum.
Haus mikro terutamanya serupa dengan haus pelekat pada peringkat awal. Pergerakan relatif antara bahan kerja dan permukaan acuan adalah salingan. Selepas berulang kali memecahkan sendi pateri sejuk badan cembung mikro, kecenderungan pelekat secara beransur-ansur berkurangan dan akhirnya beralih ke peringkat yang stabil. Dalam peringkat keadaan mantap, kedua-dua mekanisme haus lekatan dan melelas memainkan peranan, mengakibatkan haus delaminasi pada permukaan. Secara umum, semakin tinggi kekerasan martensit dan karbida terbaja dalam matriks acuan, semakin kuat rintangan haus. Di samping itu, walaupun dalam kes haus gelongsor, terutamanya dengan kehadiran zarah kasar, apabila saiz zarah karbida besar, ia boleh tertanam dengan kukuh dalam matriks untuk memainkan peranan yang lebih besar. Walau bagaimanapun, dalam keadaan setem sejuk, kelajuan mengelupas karbida bersaiz kecil akibat penyemperitan adalah agak kecil, dan jumlah haus sebahagian besarnya ditentukan oleh pecahan volum dan kekerasan karbida. Semakin besar pecahan isipadu karbida, semakin tinggi kekerasan, dan semakin kecil jumlah haus.
Punca retakan patah rapuh dan rekahan keletihan lebih disukai dijana pada kecacatan makroskopik, dan karbida kasar atau kemasukan dalam keluli Cr12MoV mungkin menjadi tapak permulaan punca retak. Kelajuan perambatan retak adalah berkaitan dengan kekuatan dan keliatan martensit terbaja, serta saiz karbida. Semakin kecil saiz karbida, semakin tinggi keliatan patah bahan, dan semakin perlahan kelajuan perambatan retak.
Akhir sekali, perlu disebutkan bahawa haba yang dijana semasa proses pengecapan meningkatkan suhu permukaan acuan, yang menguatkan proses pengaktifan terma, melegakan penyematan kehelan, dan juga mengurangkan kekerasan matriks, meningkatkan kehausan dan ubah bentuk plastik. Oleh itu, bahan baru juga harus mempunyai rintangan yang baik untuk melantun.
4. Penggunaan Bahan Acuan Baru
Menurut analisis kegagalan, terdapat empat keperluan utama untuk struktur mikro dan prestasi bahan acuan: ① rintangan ubah bentuk plastik yang tinggi, ② rintangan haus yang tinggi, ③ rintangan patah keletihan yang tinggi, dan ④ untuk aplikasi keluli baru, perlu memilih kerja sejuk. acuan keluli dengan karbida ditapis, nisbah pecahan isipadu tinggi, dan kekerasan yang tinggi.
Untuk penggelek tirus bersaiz kecil, adalah munasabah untuk menggunakan acuan aloi keras. Oleh kerana kekerasan ultra-tinggi dan modulus elastik tinggi aloi keras, ia mempunyai rintangan haus yang tinggi dan rintangan ubah bentuk plastik, yang boleh memastikan ketepatan bahagian yang diproses. Hayat perkhidmatan boleh mencapai 10-20 kali ganda daripada acuan keluli Cr12MoV asal. Untuk penggelek tirus bersaiz besar, alat mesin pengecap boleh mencapai 160-250 tan, dan penggunaan acuan aloi keras boleh menyebabkan kegagalan pramatang akibat patah rapuh. Peningkatan dalam hayat perkhidmatan tidak mencukupi untuk mengimbangi peningkatan kos. Oleh itu, adalah perlu untuk mengkaji kekuatan tinggi dan keliatan keluli mati kerja sejuk yang baru.
Kami telah mengira komposisi jenis baru keluli mati berkekuatan tinggi dan mulur DM9 berdasarkan termodinamik keseimbangan fasa. Selepas pencairan, penempaan, penggelek, rawatan haba, struktur mikro, dan kajian prestasi, didapati terdapat lima jenis karbida, M3C, M6C, M23C6, M7C3, dan MC, dalam keadaan anil keluli. Disebabkan oleh perbezaan termodinamik dan kinetik dalam nukleasi, pertumbuhan dan pembubaran pelbagai jenis karbida dalam austenit, karbida boleh ditapis secara seragam, dengan saiz purata 0.66 selepas penyepuhlindapan μ m. Saiz purata baki karbida selepas pelindapkejutan 0.5 μ m. Ia ialah 1/8-1/10 daripada baki saiz karbida keluli Cr12MoV. Disebabkan penambahan Si dan W sebagai tambahan kepada Cr, Mo, dan V dalam elemen pengukuhan larutan pepejal martensit keluli DM9, had hasil meningkat berbanding Cr12MoV. Selain itu, selepas rawatan haba, terdapat lebih banyak karbida kekerasan tinggi M6C dan MC, dan rintangan hausnya juga tinggi. Keluli ini digunakan pada acuan penggelek kon bersaiz besar, dan hayat perkhidmatannya adalah lebih daripada 2-3 kali ganda daripada keluli Cr12MoV asal.
Semasa proses pelindapkejutan dan pemanasan, keluli M3C dan M23C6 DM9 lebih mudah larut dalam austenit, yang boleh meningkatkan keterlarutan pepejal austenit dengan berkesan pada suhu pelindapkejutan yang lebih rendah. Walau bagaimanapun, jumlah besar M6C dan VC yang tidak terlarut boleh menghalang pertumbuhan bijirin dengan berkesan. Oleh itu, keluli ini boleh digunakan untuk pelindapkejutan suhu sederhana dan pembajaan suhu rendah, dan prestasi teknikal dan kesan penggunaannya lebih baik daripada keluli Cr12MoV.
2023 November 4kemingguCadangan Produk WBM:
Bola Keluli Krom Tinggi:
G5,G10,G16 Bola Chrome kami biasanya menghasilkan mengikut GBT 308.1-2013 dan piawaian ISO 3290-1:2014. Kekerasan akan disesuaikan berdasarkan keperluan anda.
https://www.bearingroller.com/rolling-elements/steel-ball/high-chrome-steel-balls.html
