滾珠絲桿中頻淬火不當所引起的嚴重后果
當前,大型滾珠絲桿一般采用中頻感應淬火,在生產(chǎn)中,經(jīng)常會(huì )出現經(jīng)過(guò)淬火(回火)處理的絲桿,經(jīng)磨削螺紋、磁力探傷檢測后,在螺紋滾道的圓弧上出現軸向或網(wǎng)狀裂紋,甚至在磨削螺紋時(shí)僅用肉眼就能發(fā)現,造成絲桿的報廢。這樣不但給企業(yè)造成了直接的經(jīng)濟損失,而且由于問(wèn)題產(chǎn)生的原因是多方面的,給企業(yè)的生產(chǎn)一線(xiàn)操作人員帶來(lái)了很大的壓力。
在長(cháng)期從事滾珠絲桿熱處理技術(shù)研究的基礎上,通過(guò)對大量大絲桿裂紋的失效分析和跟蹤過(guò)程,總結出導致大絲桿裂紋的多種原因及控制措施,并通過(guò)批量生產(chǎn)得到驗證。
中頻淬火絲桿磨削裂紋成因分析
一是原料質(zhì)量差。
CCr15材料的超差成火組織(含片狀珠光體)是碳化物網(wǎng)狀級超差成火組織。根據裂紋絲桿碳化物的不均勻性和顯微組織分析,在總致中不合格絲桿約40%是發(fā)生網(wǎng)狀碳化鐺的堪差或球化退火組織。
在感應淬火過(guò)程中,由于碳化物的不均勻性,導致絲桿表面產(chǎn)生了不均勻的硬度分布和內部應力分布,導致碳化物內部應力集中。磨削絲桿時(shí),由于磨削部位內應力超過(guò)材料的屈服強度,從而產(chǎn)生磨削裂紋。薄片珠光體的存在,導致絲桿表面感應淬火后晶粒粗大,使鋼的屈服強度下降,而絲桿打磨時(shí)的內應力大于材料的屈服強度,從而產(chǎn)生磨削裂紋。
二是中頻絲桿淬火的熱處理不良。
淬火溫度偏高或回火不足是其主要表現。經(jīng)分析、統計等,由絲桿引起的研磨裂紋約占總數的20%-30%。
大滾珠絲桿中頻淬火時(shí),中頻輸出功率偏高,淬火干內火工品冷卻速度過(guò)慢,都會(huì )使絲桿淬火時(shí)溫度偏高,絲桿淬火速度過(guò)慢,都會(huì )使絲桿淬火時(shí)溫度偏高,絲桿淬火后馬氏體組織等級偏高(5級),甚至超過(guò)最高等級(馬氏體5級)。磨削絲桿中的馬氏體組織較粗,使鋼的韌性下降,磨削過(guò)程中造成的內應力大于鋼的屈服應力而產(chǎn)生磨削裂紋。
在淬火過(guò)程中,大滾珠絲桿的內部應力(包括熱應力和組織轉變應力)較大,回火不足(濕度低或回火時(shí)間短),絲桿在淬火過(guò)程中形成了不*的內部應力清除。
淬火回火后,絲桿內部的殘余內應力與磨削產(chǎn)生的磨削應力相疊加,當疊加的應力大于鋼的屈服強度時(shí),絲桿表面就會(huì )產(chǎn)生裂紋。