搓丝板失效形式

发布时间：

2024-05-20

搓丝板最常见的失效形式主要有:疲劳破坏、磨损、崩刀、堆牙、牙纹剥落等。

搓丝板的失效形式主要由于冷加工、热加工和用户使用不当造成。

冷加工方面:

(1)螺纹乱扣,主要是因为螺旋线不直,制造时搓丝板发生轴向位移。

(2)牙型剥落,滚制螺纹时发生错位造成牙型夹皮和双牙尖,主要是因为滚制时间过长和反复多次重复,或者牙型的机构不合理,如齿顶太尖、齿根或直角和机械加工不良,或磨削速度与进给量过大及润滑冷却不良造成磨糊和出现显微裂纹等缺陷;搓丝板出厂前退磁不彻底,服役时牙纹吸附细铁末,致使牙纹相互研磨等均会影响使用寿命。

热处理方面:

(1)氧化脱碳——搓丝板螺纹滚压加工成品后最终热处理,若在非保护气氛炉中加热易导致氧化脱碳。钢材脱碳因氧化作用使钢材料表面碳量减少现象。当氧化速度比碳(C)向金属外层扩散速度小时则发生脱碳,反之,氧化速度比碳向金属外层扩散速度大时则发生氧化,形成氧化铁皮剥落。脱碳形成的铁素体晶粒组织有柱状晶粒脱碳和粒状晶粒脱碳两种形式,导致降低硬度,降低耐磨性和疲劳强度,服役时造成堆牙和整片牙纹剥落等早期失效。因加热时炉内存在O2、CO2、H2O等气体与钢中铁(Fe)发生化学反应:

2Fe+O2→2FeO

Fe+CO2→FeO+CO

H2[O]+H2+3Fe+4[O]→ Fe3O4

2Fe+3[O] →Fe2O3

Fe2O3+mH2O→ Fe2O3·mH2O

钢在炉气作用下,钢中碳(C)便和炉气发生化学反应,使模具脱碳。化学反应式:

Fe(C)+1/2O→2Fe+CO

Fe(C)+2H2O →Fe+CH4+O2

2Fe(C)+CO2→2Fe+2CO

Fe(C)+H2O →Fe+H2+CO

奥氏体晶粒粗大——因淬火加热温度过高和保温时间过长或仪表控温不准与预备热处理不当,原始组织未得到细化等原因,导致奥氏体晶粒显著长大至5~6级(要求10.5~11.0级)。钢奥氏体晶粒定为13级,1级最粗,13级最细。1~3级为粗晶粒,4~6级为中等粗晶粒,1~4级均为过热奥氏体晶粒,力学性能低劣,7~9级为细晶粒,10~13级为超细晶粒。晶粒愈细,钢的强韧性愈好,综合力学性能愈佳,淬火获得要求的隐晶马氏体;晶粒愈粗,钢的强韧性愈差,淬火得到脆性大的粗马氏体组织,易导致牙型剥落与崩刃失效。但也不宜降低淬火加热温度与硬度来获得强韧性,因会导致牙齿耐磨性降低。畸变——钢材虽经轧制,Cr12型钢中共晶碳化物有一定程度破碎,但沿轧制方向呈带状分布,导致性能和畸变有明显方向性,因此,必须进行改锻,击碎共晶碳化物,使之≤3级,并使锻造纤维组织无定向分布,可有效降低畸变。其次,搓丝板齿形是滚压成形的,表面存在较大内应力,在滚压过程中,因受力不均匀和金属流动各部位不一致,易导致齿形面与底平面平行度发生畸变,必须严格工艺,控制畸变在允许范围内。

腐蚀——Cr12型钢属高碳高铬莱氏体钢,组织中有(Fe·Cr)7C3型共晶碳化物偏析严重,一般为3~7级,经反复多次双十字形镦拔锻造可降低2~3级,该模要求共晶碳化物≤3级,最佳1~2级。

用户使用不当:

当两只模具对位不正,搓丝发生轴向位移,使牙纹受到挤压和剪切两种应力作用;被搓螺纹坯件硬度过高和不均匀或被搓螺纹坯件淬火后未经回火混入;被搓螺纹坯件带有氧化皮、砂轮粒子及污物和未加润滑剂等均会导致崩牙与早期磨损失效。研究表明,GW30合金有比Cr12型钢更高的硬度、耐磨性和微小畸变,又可进行冷热加工,热处理强化和锻压形变,填补了硬质合金与工模具熔炼钢之间的空白。

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