M14直槽机用丝锥磨削开裂原因分析与探讨.pdf
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1、 税妍,赵琦,邓亚弟,等 微量润滑技术代替切削液的工程应用研究 工具技术,():覃孟扬,徐兰英,潘小莉,等 低温微量润滑刀具耐用度试验研究 机械设计与制造,():李海峡,赵庆军,申绍旭,等 基于 的切削加工技术应用 工具技术,():,():王磊,王贵成,马利杰 钻削加工有限元仿真的研究进展 工具技术,():徐高飞 金属玻璃()切削加工刀具磨损形态研究 秦皇岛:燕山大学,金蒙,赵岩,赵光光,等 基于 本构的 型金属玻璃激光加热辅助切削仿真研究 高技术通讯,():张晓琴 镍基高温合金在低温冷风射流微润滑条件下的切削研究 西安:西安石油大学,第一作者:梁正一,硕士研究生,沈阳工业大学机械工程学院,沈
2、阳市 :,通信作者:杨赫然,副教授,沈阳工业大学机械工程学院,沈阳市 :,收稿日期:年 月 直槽机用丝锥磨削开裂原因分析与探讨张林,王振宇,翟彦召,刘阳阳河南一工钻业有限公司摘要:直槽机丝在磨槽后易出现批量开裂,从断口形态、生产过程、金相组织、非金属夹杂物以及磨削应力等不同角度进行分析,探究导致机丝磨削开裂的各种因素。原材料中 含量偏高会导致耐磨性增加,含量高会导致夹杂物增多,磨削烧伤会导致磨削应力大;磨削应力在牙底集中,当超过材料的断裂极限时会导致产品出现批量开裂。关键词:高速钢;机丝;磨削;开裂;热处理;夹杂物;磨削应力中图分类号:;文献标志码:,:,:;?引言机用丝锥是一种常用的内螺纹加
3、工工具,在批量加工小孔径内螺纹时几乎都采用其进行攻丝。攻丝通常在底孔上进行,切削和排屑都在极其狭窄的空间。攻丝往往是机加工的最后一道工序,机用丝锥断裂可能会导致整个工件报废,造成经济损失。由于机用丝锥断裂的影响极大,去除难度大,阻碍了工序正常生产,因此在机用丝锥的生产加工中必须进行严格的质量控制,防止机用丝锥在攻丝过程中开裂。机用丝锥材料以高速钢为主,通用的机用丝锥材料为 ()高速钢,新的 ()材料也在逐步推广应用中。相较于 材料,材料的含钒量从 提升到 左右,含钒量更高,含碳量亦同步提高,所以 具有更高的硬度、韧性和红硬性。随着含钒量工 具 技 术和含碳量的提升,加工难度增大,磨削时易烧伤和
4、磨裂。在机用丝锥的加工过程中应避免出现磨削裂纹,而在生产时发现,直槽机用丝锥存在磨槽后严重开裂的现象。因此,本文主要探究 机用丝锥的开裂原因,并提出解决方法。?裂纹形态、原材料与加工工艺?裂纹形态现场分析时发现,产品开裂位于磨槽工序,毛坯磨削后出现肉眼几乎很难发现的细小磨削裂纹。放置过程中,裂纹不断扩展,变得更粗更长。裂纹的形态垂直于轴线,位于牙底尖角处。有的机用丝锥存在一条裂纹,有的存在数条裂纹。现场取样发现,样品从 高度落下,即发生断裂(见图 ),断口瓷实,呈现出明显的金属光泽,没有黑斑(见图 )。图 断裂机用丝锥样品图 断口特征为了更好地分析问题产生的原因,必须了解机用丝锥在磨槽前的原材
5、料成分、机加工工序和热加工工序,并逐一进行分析。?原材料成分刃部原材料采用 高速钢(国外进口材质),柄部原材料采用 钢,原材料成分见表 。表 原材料成分()元素 刃部 柄部 元素 刃部 柄部?前序加工工艺磨槽前的机加工工艺:高速钢下料,对焊,退火,粗车外圆,打中心孔,精车外圆,铣方,滚丝成型,铣槽,热处理,磨槽。热加工工艺:通过热处理对毛坯件进行淬火,刃部和柄部分开处理,先淬刃后淬柄。热处理工艺:预热 ,时间 ;在 条件下淬火加热 ;分级冷却,时间 ;回火三次,每次 。淬柄工艺:加热 ,水冷,回火 。柄部回火后进行喷砂,校直后进行精加工。通过对热处理分厂相关工序检查未发现异常情况,校直过程中也
6、未发现明显的开裂现象。如果热处理发生开裂,校直时会明显异常,断裂率会明显上升。从断口分析可见:断面呈现金属光泽,无氧化发黑现象,说明校直后磨槽前没有开裂现象,开裂发生在磨槽工序。?金相组织与化学成分检测?热处理淬火和回火金相检测虽然热处理后没有发现裂纹,但是热处理淬火温度的高低、回火金相组织和原材料夹杂等都可能产生异常,从而导致磨削开裂。高速钢的淬火是为了获得良好的硬度、韧性和红硬性 。高速钢中合金碳化物比较稳定,一般加热到 以上才能观察到明显的碳化物溶解现象。生产中一般根据晶粒度大小控制在 左右。淬火温度低,碳化物溶解不充分,热处理后硬度低,产品耐磨性降低;热处理温度高,容易导致晶粒长大,碳
7、化物溶解过多,甚至出现过热现象。热处理硬度偏高,容易导致产品脆性增大,使用过程中容易出现崩刃、烂牙和断裂等现象。同时也会给机加工带来麻烦,容易导致磨削烧伤和开裂现象 。回火时,淬火马氏体析出合金碳化物,形成回火马氏体,大幅度降低淬火应力。残余奥氏体发生分解与转变,残余奥氏体的量从 降低到 左右。回火充分是保证丝锥质量的基本条件 。回火不充分会导致残余奥氏体量过多,在后续的加工与使用过程中发生转变,再次产生淬火马氏体,导致产品开裂。对断裂样品的开裂处进行取样,并进行淬火晶粒度和回火充分性分析。采用 的硝酸酒精按技术要求进行腐蚀,金相显微镜检测发现:淬火晶粒度为 左右,碳化物溶解正常,呈弥散分布,
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