Abstrakt: Under prøvestempling af koniske ruller med importeret fire-stations høj-højhastigheds-koldningsudstyr opstod der typiske defekter, herunder tværgående revner af afskårne emner, overfladerevner på rullens ydre diameter og affasning, samt stemplingfoldning på affasningsflader. Grundårsagsanalyse bekræfter, at alle disse defekter stammer fra dårlig råvarekvalitet. Efter teknisk optimering af sfæroidiseret udglødet GCr15-valstråd dedikeret til høj-kold kurs, opfylder produktet fuldt ud praktiske produktionskrav.

Nøgleord: konisk rulleleje; tilspidset rulle; høj-hastighedsmaskine til kold kurs; GCr15 bærende stål; defekt; fejlanalyse

1 bearbejdningsproces af fire-Stations højhastigheds-kold styremaskine

For at forbedre stemplingskapaciteten for koniske ruller med en ydre diameter på over 20 mm, er en importeret fire-station høj-højhastigheds-koldningsmaskine vedtaget. Udstyret leverer høj produktivitet ved en stansehastighed på op til 100 stykker i minuttet og producerer høj-præcisionsruller fri for flash efter formning. Ikke desto mindre skal råmaterialet til denne maskine være sfæroidiseret udglødet valsetråd, mens indenlandske mainstream-specialstålproducenter kun leverer GCr15-stål over Φ20 mm i massiv stangform. Efter forhandling leverer en speciel stålleverandør skræddersyet sfæroidiseret udglødet valsetråd til denne kolde overskriftsproces.

De primære tekniske krav til prøvevalsetråden er som følger: bearbejdet via dobbelt trækning & dobbelt peeling med overfladefinish; sfæroidiseret udglødningsmikrostruktur vurderet til Grad 2~4 pr. GB/T18254-2002; hårdhed kontrolleret til 170~185 HB. Alvorlig arbejdshærdning forekommer under kolddeformation med flere-passager, hvilket hindrer efterfølgende formning, derfor det relativt lave hårdhedskrav. Enkeltsidet overfladeafkulningsdybde må ikke overstige 0,8 % af den nominelle ståldiameter; dimensionstolerance for stangdiameter er 0~−0,05 mm, med resterende specifikationer i overensstemmelse med relevante indkøbsaftaler.

Stempling af tilspidsede valser på de fire--stationer med kold styremaskine dækker fire sekventielle arbejdsstationer: blankklipning → endestykke → for-formning → færdigformning, med formningsskema vist i figur 1.

Figur 1 Skematisk diagram af fire-Stationsstemplingsformningsproces

Blank klipning: Råemneafskæring af -type genererer emner med mindre deformation og endeflader omtrent vinkelret på emnets aksiale linje.

Ender med at blive ked af det: Udjævner ujævne emne-endeflader vinkelret på aksen, forener emnelængden og forstyrrer emnets ydre cirkel.

Præ-dannelse: Former groft den tilspidsede kontur, krymper lille endedimension, danner konkavt hulrum på stor-endeflade og udvider den ydre diameter udad.

Afslut formningen: Afslutter rulledimensioner til specificeret tolerance.

Stor deformation og bemærkelsesværdig arbejdshærdning finder sted på stor-endeaffasning, ydre diameter, endefladen af ​​både store og små ender og små-endeaffasninger under hele formningen. Hårdhedsvariation af færdige valser på forskellige positioner er angivet i tabel 1. Sammenlignet med valser fra mekaniske presser med enkelt-station har produkter fra denne maskine overlegen dimensionsnøjagtighed, hvilket eliminerer efter-processer såsom flashfjernelse, blød slibning af yderdiameter og blød endefladeslibning, hvilket i høj grad forbedrer råmaterialeudnyttelsen.

Tabel 1 Hårdhedsvariation af stemplet rulle ved forskellige positioner (Enhed: HB)

2 Defektanalyse af udstemplede koniske ruller

Under formning af tilspidsede valser som illustreret i figur 1 omfatter tilbagevendende defekter tværgående revner af afskårne emner, aksiale overfladerevner på stor-ydre diameter og affasning og foldefejl på affasede overflader. Efter systematisk inspektion af udstyr, matricer og råmaterialer, er dårlig kvalitet af prøvestålwire verificeret som årsagen.

2.1 Tværrevner af afklippede emner

Tværgående revner parallelt med forskydningsplanet forekommer hyppigt på afklippede emner ved skærestationen, hvilket udløser nødstop og alarm for kold kursmaskine. Metallografiske prøver skåret fra revnede emner ætses med 2 % salpetersyrealkoholopløsning. Mikroskopisk observation afslører massiv lamelperlit plus grove carbidpartikler (figur 2). I henhold til GB/T18254-2002-standarden for chrombærende stål med højt kulstofindhold er den sfæroidiserede mikrostruktur overophedet og graderet over Grad 6. Bulkhårdhed af revnede emner måles til 187 HB via Brinell hårdhedstester.

Prøveinspektion fra hoved, midte og hale af den samme trådspole afslører inkonsekvent udglødningsmikrostruktur: Grad 4, 5 og 6 sfæroidiserede strukturer eksisterer side om side med hårdhed fra 184 HB til 189 HB. Ukvalificeret sfæroidiseret mikrostruktur, især overskydende lamelperlit, reducerer stålets duktilitet drastisk. Trækspænding koncentreret nær forskydningsplan under emneskæring initierer tværgående emnerevner.

Figur 2 Sfæroidiseret udglødningsmikrostruktur af tværgående revnet blank

2.2 Overfladerevner på stor-ydre endediameter og affasning af ruller

Aksiale overfladerevner findes almindeligvis på stor-ydre diameter og affasning af færdige valser, med delvise revner, der strækker sig ud på endeflader. Magnetisk partikelinspektion på færdige dele akkumulerer rigeligt magnetisk pulver på store-endeaffasningssteder. Efter varm bejdsning (50 % koncentreret industriel saltsyre + 50 % vand, gennemblødt ved 70 grader i 30 minutter), opstår tætte fine aksiale mikrorevner på tværs af affasede overflader. Der findes få identiske mikrorevner på den lille-endeaffasning.

Valser med aksiale ydre-revner er sektioneret vinkelret på revneretningen til metallografisk analyse. Mikrografi viser revner opdelt i to lag: det ydre grove revnelag med overfladeafkulning og det indre fine revnelag fri for afkulning (Figur 3). Mikrostrukturinspektion af rå valsetråd identificerer et kontinuerligt afkullet lag 0,3~0,4 mm dybt på ståloverfladen (Figur 4), sammen med spredte dybe aksiale revner og talrige lavvandede overfladeridser.

Stor radial udadgående ekspansion forekommer ved stor-ydre diameter og affasning under koldformning, ledsaget af intens arbejdshærdning og forringet duktilitet. Forud-eksisterende overfladedefekter (revner/ridser) inde i det afkullede lag med lamellær perlit forplanter sig til makroskopiske revner under dannelsesspænding; det afkullede område omkring revner arver oprindelige overfladedefekter fra råmateriale, mens ikke-afkullede revneafsnit udvikler sig fra revneudbredelse ved stempling. I modsætning hertil fortsætter dannelsen af ​​små-ende via indadgående krympningsdeformation, som begrænser revneudvidelsen.

Figur 3 Tværsnit-Morfologi af aksial revne på udstanset rulles ydre diameter

Figur 4 Afkullede overfladelag af råstål med intergranulære oxidmikroprevner på den øverste overflade

Lave revner og ridser på rullens ydre overflade fjernes ved efterfølgende slibeoperation, hvorimod affasede overflader forbliver uslebne og bevarer små fejl, hvilket resulterer i magnetisk pulverakkumulering under den endelige MPI-inspektion.

2.3 Stempling Foldefejl på rullefas

Visuel inspektion af formede ruller registrerer foldefejl symmetrisk fordelt langs den centrale akse på både store-ende og små-endeaffasninger. Matriceskader er udelukket efter fejlfinding; foldning stammer fra ekstra "overskydende metal" på den lokale blanke ende, der genereres i klipningsproceduren.

Brækket tværsnit- af det afklippede emne viser en omtrentlig ellipsekontur, med forskydningskraften justeret langs den lille ellipseakse. Der findes en 1~2 mm bred afrevet overskydende-metalzone i begge ender af hovedaksen, der adskiller sig fra den pæne forskydningsoverflade andre steder (Figur 5). Statistiske data indikerer, at der ikke forekommer affasning, når råmaterialets hårdhed er omkring 192 HB; foldning fremkommer konsekvent for råmateriale under 190 HB på grund af overdreven duktilitet, der fører til revet grat/overskydende metal på den tomme ende under skæring. Derfor forårsager lav basishårdhed af råstål uregelmæssig afrevne kant og efterfølgende affasning efter formning.

3 Råmaterialekvalitetsforbedring og verifikationstest

Defektsporing konkluderer fire kritiske ulemper ved indledende prøvevalsetråd: (1) Ikke-konform ujævn sfæroidiseret udglødningsmikrostruktur; (2) Over-tykt, ugyldigt overfladeafkuldet lag; (3) Tilfældige overfladerevner og ridser på stål; (4) Underdimensioneret sfæroidiseret udglødningshårdhed.

Figur 5 Skematisk af revet overskydende-metalzoner på forskydningsoverfladen

Reviderede tekniske specifikationer for kvalificeret valsetråd er formuleret som nedenfor:

Sfæroidiseret udglødningsmikrostruktur kontrolleret inden for Grad 2~4 med ensartet struktur på tværs af enkelttrådsspole;

Nul overfladeafkulning på færdigt stål;

Ingen overfladerevner eller mekaniske ridser tilladt;

Sfæroidiseret udglødet hårdhed reguleret fra 195 HB til 207 HB; resterende tekniske elementer uændret.

Leverandøren leverer prøvetråd, der overholder opdaterede specifikationer: sfæroidiseret struktur graderet Grad 2, bulkhårdhed 203 HB, fuldstændig afkulningsfri overflade uden revner eller ridser. Batch-stemplingstest med forbedret råmateriale eliminerer alle ovennævnte formningsdefekter, og fire-stations høj-højhastigheds-koldningsmaskine genoptager en stabil normal produktion.

2026 1. juni UgeWBM Pproduktanbefaling

Rullende dies:

Som en af ​​de professionelle værktøjsproducenter leverer rullematrice med høj hårdhed, hurtig levering og god service.

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