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機(jī)用絲錐早期失效的分析跟預(yù)防
摘要：總結(jié)了機(jī)用絲錐早期失效的三種形式：斷裂、崩刃及非正常磨損，并分別對其產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析，提出了解決絲錐、板牙早期失效的措施。
若絲錐結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理也會造成斷裂。 ①絲錐有效截面積過小，導(dǎo)致單位截面積承載力過大，超過絲錐強(qiáng)度極限時發(fā)行的斷裂。 ②絲錐截面過渡處尺寸差別太大或沒有設(shè)計過渡圓角導(dǎo)致應(yīng)力集中，使用時易在應(yīng)力集中處發(fā)生斷裂。柄、刃交界處的截面過渡處離焊口距離太近(即圖2中S過小)，導(dǎo)致復(fù)雜的焊接應(yīng)力與截面過渡處的應(yīng)力集中相迭加，產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中，導(dǎo)致絲錐在使用中斷裂。 （3）熱處理工藝不當(dāng) 絲錐熱處理時，若淬火加熱前不經(jīng)預(yù)熱、淬火過熱或過燒、不及時回火及清洗過早都有可能導(dǎo)致絲錐產(chǎn)生裂紋。 （4）使用不當(dāng) 絲錐在使用中遇到高硬工件、尺寸不規(guī)范工件或加工時絲錐與被加工件不同心，導(dǎo)致扭力過大，也可能導(dǎo)致絲錐折斷。 2．崩刃 崩刃是絲錐、板牙使用中早期失效的另一種主要形式，其表現(xiàn)為切削刃崩掉，絲錐、板牙無法正常使用。導(dǎo)致絲錐崩刃的因素很多，主要有以下幾個方面： （1）原材料質(zhì)量問題 我廠采用W6Mo5Cr4V2或W9Mo3Cr4V作為制造絲錐、板牙的原材料，經(jīng)淬火、回火后硬度一般在64～66HRC，材料脆性很高，強(qiáng)韌性較低。當(dāng)原材料中化學(xué)成分C及雜質(zhì)S、P、Si、Mn超標(biāo)時，會使絲錐脆性增大；當(dāng)?shù)捅督M織中存在夾雜氣孔、組織疏松時，也會使材料脆性增加，造成絲錐使用時崩刃。 原材料碳化物不均勻度過大，絲錐也容易崩刃。若材料組織中出現(xiàn)大塊碳化物，絲錐使用過程中大塊碳化物處會產(chǎn)生集中應(yīng)力，使大塊碳化物脫落，造成崩刃。若一次碳化物出現(xiàn)網(wǎng)狀分布，由于碳化物網(wǎng)對基體有割裂作用，因此也易使絲錐崩刃。通過對實際使用中出現(xiàn)崩刃和完好無損的絲錐切削刃進(jìn)行金相觀察，發(fā)現(xiàn)未崩刃的絲錐中碳化物細(xì)小、圓整、分布均勻，而發(fā)生崩刃的絲錐中碳化物分布不均、呈堆積狀或顆粒較大。 （2）熱處理不當(dāng) 絲錐熱處理不當(dāng)如淬火加熱溫度過高、回火不充分等都會導(dǎo)致崩刃現(xiàn)象。 絲錐熱處理時如出現(xiàn)過熱，其組織晶粒度將變粗大。經(jīng)驗表明：淬火晶粒度大于9.5級時，材料組織的脆性將增大。而熱處理嚴(yán)重過熱時，組織中的碳化物將在晶粒邊界聚集后析出，碳化物出現(xiàn)脫尾，甚至出現(xiàn)半網(wǎng)狀碳化物。這樣的組織使得絲錐、板牙變得非常脆，使用時容易崩刃。
我們在質(zhì)量檢測中針對回火爐內(nèi)溫度分布不均勻造成一部分絲錐回火不充分的問題進(jìn)行改進(jìn)，同時采用560℃×1小時三次回火，使絲錐全部達(dá)到充分回火，大大減少了崩刃現(xiàn)象。 3．磨損 絲錐、板牙的磨損是指絲錐、板牙使用時間不長，其切削刃就被磨掉一部分，使牙型尺寸變小而無法使用。導(dǎo)致這種現(xiàn)象主要有以下兩個原因。 （1）基體硬度低 材料成分中C及合金元素含量低或碳化物不均勻分布可導(dǎo)致硬度低。淬火加熱不足、表面脫碳、表面腐蝕都可使絲錐表面硬度降低而導(dǎo)致耐磨性不足。 （2）磨削退火導(dǎo)致耐磨性下降 有時絲錐、板牙的基體硬度正常，但在切削時仍易磨損。在排除了被加工件異常的因素后，對參與切削加工的絲錐牙型進(jìn)行了硬度測試，發(fā)現(xiàn)有一部分牙尖較軟。經(jīng)分析，發(fā)現(xiàn)由于磨削時吃刀過大，牙型溫升太快，產(chǎn)生了磨削退火，導(dǎo)致牙尖硬度降低，耐磨性不夠。經(jīng)改進(jìn)磨削工藝后，絲錐耐磨性顯著提高。 4．絲錐失效的預(yù)防措施 （1）精選材料：嚴(yán)格控制絲錐材料的化學(xué)成分、低倍組織及碳化物不均勻度。 （2）優(yōu)化工藝：焊接柄、刃部時加保護(hù)套，熱處理時嚴(yán)防過熱，回火一定要充分，磨削時要絕對防止磨削退火。 （3）精心設(shè)計：截面尺寸有變化時要注意有圓角過渡，避免應(yīng)力集中；柄、刃部對焊件焊口離柄刃交界處距離不能太小。 上一頁：總結(jié)絲錐加工的幾個問題 |
