Abstract: În timpul ștanțarii de probă a rolelor conice cu echipamente de întărire la rece cu patru-stații-de mare viteză importate, au apărut defecte tipice, inclusiv fisurarea transversală a semifabricatelor tăiate, fisuri de suprafață pe diametrul exterior al rolei și pe teșit, precum și ștanțarea plierii pe fețele teșiturii. Analiza cauzei principale confirmă că toate aceste defecte provin din calitatea slabă a materiei prime. După optimizarea tehnică a sârmei tijei GCr15 recoapte sferoidizate, dedicată curbei la rece cu viteză mare-, produsul îndeplinește pe deplin cerințele practice de producție.

Cuvinte cheie: rulment cu role conice; rolă conică; mașină-de îndreptare la rece de mare viteză; Oțel pentru rulmenți GCr15; defect; analiza eșecului

1 proces de prelucrare a unei mașini cu patru-stații-de viteză mare cu captură la rece

Pentru a îmbunătăți capacitatea de ștanțare a rolelor conice cu diametrul exterior de peste 20 mm, este adoptată o mașină de îndreptare la rece cu patru-stații-de mare viteză. Echipamentul oferă o productivitate ridicată la o rată de ștanțare de până la 100 de bucăți pe minut și produce role de-înaltă precizie, fără fulger după formare. Cu toate acestea, materia primă pentru această mașină trebuie să fie sârmă recoaptă sferoidizată, în timp ce producătorii autohtoni de oțel special furnizează numai oțel GCr15 peste Φ20 mm sub formă de bară solidă. După negociere, un furnizor special de oțel furnizează sârmă recoaptă sferoidizată personalizată pentru acest proces de curgere la rece.

Cerințele tehnice primare pentru sarma de probă sunt următoarele: prelucrate prin trefilare dublă și decojire dublă cu finisare la suprafață; microstructură de recoacere sferoidizată cu gradul 2~4 conform GB/T18254-2002; duritate controlată la 170~185 HB. Călirea prin muncă severă are loc în timpul deformării la rece cu mai multe treceri, ceea ce împiedică formarea ulterioară, de unde cerința de duritate relativ scăzută. Adâncimea de decarburare a suprafeței pe o singură față nu trebuie să depășească 0,8% din diametrul nominal al oțelului; toleranța dimensională a diametrului tijei este de 0~−0,05 mm, cu specificațiile rămase în conformitate cu acordurile tehnice de achiziție relevante.

Ștanțarea rolelor conice pe mașina cu patru-stații de captare la rece acoperă patru stații de lucru secvenţiale: forfecare semifabricată → răsturnare la capăt → pre-formare → formare finală, cu schema de formare prezentată în Figura 1.

Figura 1 Diagrama schematică a procesului de formare cu ștanțare a patru-stații

Forfecare în gol: forfecarea semifabricatului de tip manșon-generează semifabricate cu deformare minoră și fețe de capăt aproximativ perpendiculare pe linia axială semifabricată.

Sfarsit suparator: Nivelează fețele de capăt neuniforme perpendiculare pe axă, unifică lungimea golului și răsturnează cercul exterior necompletat.

Pre-formare: modelează aproximativ conturul conic, micșorează dimensiunea extremă mică, formează o cavitate concavă pe fața-mare și extinde diametrul exterior spre exterior.

Terminați formarea: Finalizează dimensiunile rolei la toleranța specificată.

Deformarea mare și întărirea prin muncă remarcabilă au loc pe teșirea-capăt mare, diametrul exterior, suprafața de capăt atât a capetelor mari, cât și a capetelor mici și pe teșitul-capăt mic pe toată durata formării. Variația durității rolelor finite în diferite poziții este listată în Tabelul 1. În comparație cu rolele de la presele mecanice cu un singur-stație, produsele de la această mașină prezintă o precizie dimensională superioară, eliminând procesele post-, cum ar fi îndepărtarea fulgerului, șlefuirea moale cu diametrul exterior și șlefuirea moale a părții finale, ceea ce îmbunătățește considerabil rata de utilizare a materiei prime.

Tabelul 1 Variația durității rolei ștanțate în diferite poziții (unitate: HB)

2 Analiza defectelor rolelor conice ștanțate

În timpul formării rolelor conice, așa cum este ilustrat în Figura 1, defectele recurente includ fisurarea transversală a semifabricatelor forfecate, fisurile de suprafață axiale pe diametrul exterior mare-capăt și teșit și defecte de pliere pe suprafețele teșiturii. După inspecția sistematică a echipamentelor, matrițelor și materiilor prime, calitatea proastă a sârmei de oțel de probă este verificată ca cauza principală.

2.1 Fisurarea transversală a semifabricatelor tăiate

Fisurile transversale paralele cu planul de forfecare apar frecvent pe semifabricate tăiate la stația de tăiere, declanșând oprirea de urgență și alarmarea mașinii de îndreptare la rece. Probele metalografice tăiate din semifabricate fisurate sunt gravate cu soluție de alcool de acid azotic 2%. Observația microscopică dezvăluie perlită lamelară masivă plus particule grosiere de carbură (Figura 2). Conform standardului GB/T18254-2002 pentru oțel cu crom cu conținut ridicat de carbon, microstructura sferoidizată este supraîncălzită și clasificată peste gradul 6. Duritatea în vrac a semifabricatelor fisurate este măsurată la 187 HB prin testerul de duritate Brinell.

Inspecția prin eșantionare de la capul, mijlocul și coada aceleiași bobine de sârmă dezvăluie microstructura de recoacere inconsecventă: structurile sferoidizate de gradul 4, 5 și 6 coexistă, cu duritatea cuprinsă între 184 HB și 189 HB. Microstructura sferoidizată necalificată, în special perlita lamelară în exces, reduce drastic ductilitatea oțelului. Tensiunea de tracțiune concentrată în apropierea planului de forfecare în timpul tăierii semifabricatului inițiază fisurarea semifabricatului transversal.

Figura 2 Microstructura de recoacere sferoidizată a semifabricatului crăpat transversal

2.2 Fisuri de suprafață pe diametrul exterior mare-capătul și teșirea rolelor

Fisurile de suprafață axiale se găsesc în mod obișnuit pe-diametrul exterior mare și pe teșirea rolelor finite, cu fisuri parțiale extinzându-se pe fețele de capăt. Inspecția cu particule magnetice pe piesele finite acumulează pulbere magnetică abundentă în locațiile-de teșituri la capătul mare. După decaparea la cald (acid clorhidric industrial concentrat 50% + 50% apă, înmuiat la 70 de grade timp de 30 de minute), de-a lungul suprafețelor teșiturii apar microfisuri axiale fine dense. Există puține microfisuri identice pe teșirea-capetelor mici.

Rolele cu fisuri cu diametrul exterior-axial sunt secționate perpendicular pe direcția fisurii pentru analiza metalografică. Micrografia prezintă fisuri împărțite în două straturi: stratul exterior de fisurare grosieră cu decarburare la suprafață și stratul interior de fisuri fin fără decarburare (Figura 3). Inspecția microstructurii tijei brute identifică un strat continuu decarburat de 0,3~0,4 mm adâncime pe suprafața de oțel (Figura 4), împreună cu fisuri axiale adânci împrăștiate și numeroase zgârieturi superficiale de suprafață.

O expansiune radială mare spre exterior are loc la-diametrul exterior la capătul mare și la teșit în timpul formării la rece, însoțită de întărire intensă prin muncă și ductilitate deteriorată. Defecte de suprafață preexistente (fisuri/zgârieturi) în interiorul stratului decarburat cu perlită lamelară se propagă în fisuri macroscopice sub tensiune de formare; regiunea decarburată din jurul fisurilor moștenește defectele originale ale suprafeței din materia primă, în timp ce secțiunile de fisuri ne-decarburate se dezvoltă din propagarea fisurilor în ștanțare. Spre deosebire de aceasta, formarea-capetelor mici are loc prin deformare prin contracție spre interior, care limitează expansiunea fisurii.

Figura 3-Morfologia secțiunii transversale a fisurii axiale pe diametrul exterior al rolei ștanțate

Figura 4 Strat decarburat de suprafață de oțel brut cu microfisuri de oxid intergranular pe suprafața superioară

Crăpăturile și zgârieturile superficiale de pe suprafața exterioară a rolei sunt îndepărtate în operația de șlefuire ulterioară, în timp ce suprafețele teșiturii rămân nemăcinate și păstrează mici defecte, ducând la acumularea de pulbere magnetică în timpul inspecției finale MPI.

2.3 Defect de pliere ștanțare pe teșirea rolei

Inspecția vizuală a rolelor formate detectează defectele de pliere distribuite simetric de-a lungul axei centrale atât pe teșiturile-capetelor mici, cât și pe cele mici-. Deteriorarea matriței este exclusă după depanare; plierea provine din „excesul de metal” la capătul semifabricat local generat în procedura de forfecare.

Secțiunea transversală-fracturată a semifabricatului tăiat prezintă un contur aproximativ al elipsei, cu forța de forfecare aliniată de-a lungul axei minore a elipsei. La ambele capete ale axei majore există o zonă de metal ruptă în exces de 1~2 mm lățime, care diferă de suprafața de forfecare îngrijită în altă parte (Figura 5). Datele statistice indică că nu are loc plierea teșirii atunci când duritatea materiei prime este de aproximativ 192 HB; plierea apare constant pentru materia primă sub 190 HB din cauza ductilității excesive care duce la ruperea bavurilor/excesul de metal la capătul semifabricat în timpul tăierii. Prin urmare, duritatea scăzută de bază a oțelului brut cauzează marginea ruptă neregulată și plierea ulterioară a teșirii după formare.

3 Test de verificare și îmbunătățire a calității materiilor prime

Urmărirea defectelor concluzionează patru dezavantaje critice ale sârmei tijei de probă inițială: (1) Microstructură de recoacere sferoidizată neuniformă ne-; (2) Strat decarburat de suprafață invalid peste-gros; (3) Crăpături și zgârieturi aleatorii ale suprafeței pe oțel; (4) Duritate de recoacere sferoidizată subdimensionată.

Figura 5 Schema zonelor de metal în exces-rupte pe suprafața fracturii tăiate

Specificațiile tehnice revizuite pentru tijă calificată sunt formulate după cum urmează:

Microstructură de recoacere sferoidizată controlată în gradul 2~4 cu structură uniformă peste bobină cu un singur fir;

Decarburare de suprafață zero pe oțel finit;

Nu sunt permise fisuri de suprafață sau zgârieturi mecanice;

Duritate recoaptă sferoidizată reglată de la 195 HB la 207 HB; elementele tehnice rămase neschimbate.

Furnizorul furnizează sârmă de probă care respectă specificațiile actualizate: structură sferoidizată de gradul 2, duritate în vrac 203 HB, suprafață fără decarburare-fără crăpături sau zgârieturi. Testul de ștanțare în loturi cu materie primă îmbunătățită elimină toate defectele de formare de mai sus, iar mașina cu patru-stații-de viteză mare de captare la rece reia producția normală stabilă.

2026 1 iunie SăptămânăWBM PRecomandare de produs

Matrice de rulare:

Fiind unul dintre producătorii profesioniști de scule, oferă matrițe de rulare cu duritate ridicată, livrare rapidă și servicii bune.

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