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浅谈大型滚珠u乐注册杠表面感应

【作者】:无锡优乐娱乐平台 【来源】:无锡优乐娱乐平台 【添加日期】:2016-6-20 12:16:35

滚珠u乐注册杠副是由u乐注册杆、螺母、滚珠等零件组成的机械元件。它将旋转运动,转变为直线运动,或将直线运动转变为旋转运动,具有传动效率高、定位精度高、传动可逆性、使用寿命长和同步性能好等优点,因而广泛应用于各种产业设备、精密仪器和精密数控机床中。近年来,滚珠u乐注册杠副作为数控机床直线驱动执行单元,在机床行业中得到广泛应用,极大地推动了机床行业的发展。

滚珠u乐注册杠副在各类设备上使用时,由于负荷不同,受力大小不同,u乐注册杆工作时常承受弯曲、扭转、疲惫和冲击,同时在转动部位承受较强的摩擦力,所以其主要的损坏形式是磨损和疲惫失效。因此u乐注册杆在设计、制造时,必须具备高强韧度、高表面硬度和耐磨性以及高的尺寸稳定性等内在性能要求。特别是大型滚珠u乐注册杠( 直径≥80 mm) ,由于使用时承受的负荷较大( 动、静负荷可达近1000kN) ,因此在强韧度、表面硬度和耐磨性等方面要求就更高。目前,国内各制造企业普遍选用GCr15 钢材,在经过球化退火处理或调质处理等预先热处理后,进行表面感应淬火热处理,以满足滚珠u乐注册杠内在的性能要求。

目前,大型滚珠u乐注册杠一般采用中频感应淬火。在生产中,经常会发现经过中频淬火( 回火) 的u乐注册杆经磨削螺纹后,经磁力探伤检查,常在螺纹滚道的圆弧上出现轴向的或网状的裂纹,甚至在磨削螺纹过程中仅凭肉眼就可发现,从而造成u乐注册杆的报废。这不仅给企业造成直接经济损失,而且由于造成该题目的因素是多方面的,给企业生产一线操纵者带来较大的压力。笔者长期从事滚珠u乐注册杠热处理的技术工作,通过对大量磨削裂纹大u乐注册杆的失效分析和过程追溯,总结了造成这类裂纹的原因和控制措施,并通过批量生产获得了有效性确认。
一、u乐注册杆中频淬火后磨削裂纹的原因分析

1. 原材料不良

主要表现为GCr15 材料的网状碳化物级别超差或球化退火组织分歧格( 有片状珠光体) 。通过对裂纹u乐注册杆碳化物的不均匀性分析、显微组织分析,出现网状碳化物级别超差或球化退火组织分歧格u乐注册杆约占总数的40 % 。碳化物不均匀性造成u乐注册杆表面感应淬火后存在表面硬度和内应力分布不均,碳化物较集中的部位其内应力也较集中。在u乐注册杆磨削时,由于该部位内应力超过材料的屈服强度,就会产生磨削裂纹。片状珠光体存在,则造成u乐注册杆表面感应淬火后晶粒粗大,降低钢材的屈服强度,u乐注册杆磨削时在内应力超过材料的屈服强度部位产生磨削裂纹。

2. u乐注册杆中频淬火热处理不

主要表现为淬火温度偏高或回火不足。通过分析、统计,由此造成u乐注册杆磨削裂纹的u乐注册杆约占总数的20 % ~30 % 。

大型滚珠u乐注册杠中频淬火时,中频输出功率偏高,淬火速度过慢,都可能使u乐注册杆淬火时的温度偏高,u乐注册杆淬火后的马氏体组织级别偏上限( 马氏体5 级) ,甚至可能超标( 马氏体≥5 级) 。粗大的马氏体组织会降低钢材40 %。u乐注册杆磨削时的工艺参数不规范,磨削时产生的磨削热量在u乐注册杆表面造成“二次回火”。更有甚者,磨削热量甚至使u乐注册杆表面的温度升高达到u乐注册杆材料的“淬火温度”,在磨削液的冷却作用下,u乐注册杆表面形成“二次淬火”,造成表面晶粒粗大,降低钢材的屈服强度,引起u乐注册杆表面出现裂纹。大型滚珠u乐注册杠淬火后,淬硬层较深,内应力( 包括热应力和组织转变应力) 较大,回火不足( 回火温度低或回火时间短) ,u乐注册杆淬火时形成的内应力消除不完全。u乐注册杆淬火、回火后,内部的残余内应力与磨削时产生的磨削应力相叠加,当叠加后的应力超过钢材的屈服强度时,就会在u乐注册杆表面形成裂纹。

3. u乐注册杆磨削时的工艺参数不规范该原因造成磨削裂纹的u乐注册杆约占总数的30 % ~40 %。u乐注册杆磨削时的工艺参数不规范, 磨削时产生的磨削热量在u乐注册杆表面造成“二次回火”。更有甚者, 磨削热量甚至使u乐注册杆表面的温度升高达到u乐注册杆材料的“淬火温度”, 在磨削液的冷却作用下, u乐注册杆表面形成“二次淬火”, 造成表面晶粒粗大, 降低钢材的屈服强度, 引起u乐注册杆表面出现裂纹。

 


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