Sažetak: Tijekom probnog utiskivanja konusnih valjaka s uvezenom opremom za hladno utiskivanje visoke brzine s četiri-stanice-, pojavili su se tipični nedostaci uključujući poprečne pukotine izrezanih sirovina, površinske pukotine na vanjskom promjeru valjka i skošenju, kao i savijanje utiskivanja na stranama skošenja. Analiza temeljnih uzroka potvrđuje da svi ti nedostaci proizlaze iz loše kvalitete sirovina. Nakon tehničke optimizacije sferoidizirane žarene GCr15 žičane šipke namijenjene za-brzinsko hladno sabijanje, proizvod u potpunosti ispunjava praktične proizvodne zahtjeve.

Ključne riječi: konusni valjkasti ležaj; suženi valjak; visoko{0}}brzinski stroj za hladno prevlačenje; GCr15 ležajni čelik; kvar; analiza kvarova

1 proces obrade od četiri-stanice visoke-stroja za hladnu obradu

Kako bi se poboljšao kapacitet utiskivanja za konusne valjke vanjskog promjera većeg od 20 mm, usvojen je uvezeni stroj s četiri-stanice velike-brzine. Oprema pruža visoku produktivnost pri brzini štancanja do 100 komada u minuti i proizvodi visoko-precizne valjke bez bljeska nakon oblikovanja. Unatoč tome, sirovina za ovaj stroj mora biti sferoidizirana žarena žičana šipka, dok domaći glavni proizvođači specijalnog čelika isporučuju samo čelik GCr15 iznad Φ20 mm u čvrstom obliku šipke. Nakon pregovora, dobavljač posebnog čelika osigurava prilagođenu sferoidiziranu žarenu žičanu šipku za ovaj postupak hladnog sastavljanja.

Primarni tehnički zahtjevi za probnu žičanu šipku su sljedeći: obrađena dvostrukim izvlačenjem i dvostrukim ljuštenjem s površinskom obradom; sferoidizirana mikrostruktura žarenja ocijenjena ocjenom 2~4 prema GB/T18254-2002; tvrdoća kontrolirana na 170~185 HB. Tijekom više-hladne deformacije dolazi do oštrog otvrdnjavanja, što otežava naknadno oblikovanje, stoga je zahtjev relativno niske tvrdoće. Jednostrana površinska dubina razugljičenja ne smije prelaziti 0,8% nazivnog promjera čelika; tolerancija dimenzija promjera šipke je 0~−0,05 mm, s preostalim specifikacijama u skladu s relevantnim tehničkim ugovorima o nabavi.

Utiskivanje konusnih valjaka na stroju za hladno prevlačenje s četiri-stanice pokriva četiri uzastopne radne stanice: rezanje sirovina → završno savijanje → prethodno{1}}oblikovanje → završno oblikovanje, sa shemom oblikovanja prikazanom na slici 1.

Slika 1. Shematski dijagram četiri-procesa oblikovanja žigosanjem

Rezanje u prazno: Rezanje praznih dijelova s ​​rukavcem- generira praznine s manjim deformacijama i krajnjim stranama približno okomitim na aksijalnu liniju praznog dijela.

Kraj uzrujavanja: Nivelira neravne prazne čeone površine okomito na os, ujednačava duljinu prazne površine i izokreće prazni vanjski krug.

Pre-oblikovanje: Grubo oblikuje konusnu konturu, smanjuje male krajnje dimenzije, oblikuje konkavnu šupljinu na velikom-kraju i proširuje vanjski promjer prema van.

Završite oblikovanje: Finalizira dimenzije valjka prema specificiranoj toleranciji.

Velike deformacije i izvanredno otvrdnjavanje događaju se na velikom-krajnjem skošenju, vanjskom promjeru, čeonoj površini velikih i malih krajeva i malom-krajnjem skošenju tijekom cijelog oblikovanja. Varijacije tvrdoće gotovih valjaka na različitim položajima navedene su u tablici 1. U usporedbi s valjcima iz mehaničkih preša s jednom-stanicom, proizvodi iz ovog stroja imaju vrhunsku točnost dimenzija, eliminirajući naknadne-procese kao što su brzo uklanjanje, meko brušenje vanjskog promjera i meko brušenje čeone površine, što uvelike poboljšava stopu iskorištenja sirovina.

Tablica 1 Varijacija tvrdoće utisnutog valjka na različitim položajima (jedinica: HB)

2 Analiza nedostataka utisnutih konusnih valjaka

Tijekom oblikovanja konusnih valjaka kao što je ilustrirano na slici 1, nedostaci koji se ponavljaju uključuju poprečne pukotine odrezanih proizvoda, aksijalne površinske pukotine na velikom-krajnjem vanjskom promjeru i skošenju i defekte savijanja na površinama skošenja. Nakon sustavnog pregleda opreme, kalupa i sirovina, loša kvaliteta probne čelične žice je potvrđena kao glavni uzrok.

2.1 Poprečno pucanje reznih proizvoda

Poprečne pukotine paralelne s ravninom smicanja često se pojavljuju na reznim obrascima na stanici za rezanje, aktivirajući hitno zaustavljanje i alarm stroja za hladan smjer. Metalografski uzorci izrezani iz napuknutih zalogaja jetkaju se 2%-tnom otopinom alkohola dušične kiseline. Mikroskopsko promatranje otkriva masivni lamelarni perlit plus čestice grubog karbida (Slika 2). Prema standardu GB/T18254-2002 za čelik koji nosi krom s visokim udjelom ugljika, sferoidizirana mikrostruktura je pregrijana i ocjenjuje se iznad stupnja 6. Masivna tvrdoća napuknutih sirovina izmjerena je na 187 HB pomoću Brinellova uređaja za ispitivanje tvrdoće.

Inspekcija uzorkovanja s glave, sredine i repa iste zavojnice žice otkriva nedosljednu mikrostrukturu žarenja: koegzistiraju sferoidizirane strukture stupnja 4, 5 i 6, s tvrdoćom u rasponu od 184 HB do 189 HB. Nekvalificirana sferoidizirana mikrostruktura, osobito višak lamelarnog perlita, drastično smanjuje duktilnost čelika. Vlačno naprezanje koncentrirano u blizini ravnine smicanja tijekom rezanja upornjaka inicira poprečno pucanje uratka.

Slika 2 Sferoidizirana mikrostruktura žarenja poprečno napuknutog uzorka

2.2 Površinske pukotine na velikom-krajnjem vanjskom promjeru i skošenju valjaka

Aksijalne površinske pukotine obično se nalaze na velikom-krajnjem vanjskom promjeru i skošenju gotovih valjaka, s djelomičnim pukotinama koje se protežu na čelne površine. Inspekcija magnetskim česticama na gotovim dijelovima nakuplja obilje magnetskog praha na velikim-krajnjim mjestima skošenja. Nakon vrućeg luženja (50% koncentrirane industrijske klorovodične kiseline + 50% vode, namakane na 70 stupnjeva 30 minuta), guste fine aksijalne mikropukotine pojavljuju se preko površina skošenja. Postoji nekoliko identičnih mikropukotina na malom-krajnjem skošenju.

Valjci s pukotinama aksijalnog vanjskog-promjera presječeni su okomito na smjer pukotine za metalografsku analizu. Mikrografija prikazuje pukotine podijeljene u dva sloja: vanjski sloj grube pukotine s površinskim odugljičenjem i unutarnji fini sloj pukotine bez odugljičenja (Slika 3). Ispitivanje mikrostrukture sirove žice identificira kontinuirani dekarburizirani sloj dubok 0,3~0,4 mm na čeličnoj površini (Slika 4), zajedno s raštrkanim dubokim aksijalnim pukotinama i brojnim plitkim površinskim ogrebotinama.

Veliko radijalno širenje prema van događa se na velikom-krajnjem vanjskom promjeru i skošenju tijekom hladnog oblikovanja, popraćeno intenzivnim otvrdnjavanjem i pogoršanom duktilnošću. Već-postojeći površinski defekti (pukotine/ogrebotine) unutar dekarburiziranog sloja s lamelarnim perlitom šire se u makroskopske pukotine pod naprezanjem formiranja; dekarburizirano područje oko pukotina nasljeđuje izvorne površinske nedostatke od sirovog materijala, dok se ne-dekarburizirani dijelovi pukotina razvijaju iz širenja pukotine u štancanju. Nasuprot tome, oblikovanje malog-kraja odvija se kroz deformaciju skupljanja prema unutra koja ograničava širenje pukotine.

Slika3 Morfologija poprečnog-presjeka aksijalne pukotine na vanjskom promjeru utisnutog valjka

Slika 4 Površinski dekarburizirani sloj sirovog čelika s mikropukotinama intergranularnog oksida na gornjoj površini

Plitke pukotine i ogrebotine na vanjskoj površini valjka uklanjaju se u naknadnoj operaciji brušenja, dok skošene površine ostaju nebrušene i zadržavaju sitne nedostatke, što rezultira nakupljanjem magnetskog praha tijekom završne MPI inspekcije.

2.3 Greška presavijanja utiskivanjem na kosini valjka

Vizualni pregled oblikovanih valjaka otkriva nedostatke savijanja simetrično raspoređene duž središnje osi na velikom-kraju i malom-kraju skošenja. Oštećenje kalupa je isključeno nakon rješavanja problema; savijanje potječe od dodatnog "viška metala" na lokalnom praznom kraju koji se stvara u postupku rezanja.

Slomljeni poprečni-presjek izrezanog uzorka predstavlja približnu konturu elipse, sa silom smicanja koja je poravnata duž male osi elipse. Na oba kraja glavne osi postoji zona otrgnutog viška-metala širine 1~2 mm, koja se razlikuje od uredne površine smicanja drugdje (Slika 5). Statistički podaci pokazuju da nema presavijanja skošenja kada je tvrdoća sirovog materijala oko 192 HB; savijanje se pojavljuje dosljedno za sirovinu ispod 190 HB zbog prekomjerne duktilnosti koja dovodi do poderanih srha/viška metala na praznom kraju tijekom rezanja. Prema tome, niska osnovna tvrdoća sirovog čelika uzrokuje nepravilan poderani rub i naknadno savijanje skošenja nakon oblikovanja.

3 Test poboljšanja kvalitete sirovina i provjere

Praćenje nedostataka zaključuje o četiri kritična nedostatka početne probe žičane šipke: (1) ne-sukladna nejednaka sferoidizirana mikrostruktura žarenja; (2) Pre-debeo neispravan površinski dekarburizirani sloj; (3) Nasumične površinske pukotine i ogrebotine na čeliku; (4) Premala sferoidizirana tvrdoća žarenja.

Slika 5. Shema poderanog viška-metalnih zona na posmičnoj površini loma

Revidirane tehničke specifikacije za kvalificiranu žičanu šipku formulirane su kako slijedi:

Sferoidizirana mikrostruktura žarenja kontrolirana unutar stupnja 2~4 s ujednačenom strukturom preko jednožične zavojnice;

Nulta površinska dekarburizacija na gotovom čeliku;

Nisu dopuštene površinske pukotine ili mehaničke ogrebotine;

Sferoidizirana žarena tvrdoća regulirana od 195 HB do 207 HB; ostale tehničke stavke nepromijenjene.

Dobavljač ponovno isporučuje probnu žicu koja je u skladu s ažuriranim specifikacijama: sferoidizirana struktura s ocjenom 2, tvrdoća mase 203 HB, površina bez potpunog odugljičenja-bez pukotina ili ogrebotina. Test šaržnog utiskivanja s poboljšanom sirovinom eliminira sve prethodno navedene nedostatke oblikovanja, a stroj s četiri-stanice visoke-brzine za hladno savijanje nastavlja stabilnu normalnu proizvodnju.

2026 1. lipnja TjedanWBM PPreporuka proizvoda

Rolling Dies:

Kao jedan od profesionalnih proizvođača alata, nudi kalup za kotrljanje visoke tvrdoće, brzu isporuku i dobru uslugu.

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