Abstract: Tijdens het proefstansen van conische rollen met geïmporteerde koudkopapparatuur met vier-stations met hoge- snelheden, kwamen typische defecten naar voren, waaronder dwarsscheuren van gesneden plano's, oppervlaktescheuren op de buitendiameter en afschuining van de rol, evenals stempelvouwen op afschuiningsvlakken. Analyse van de hoofdoorzaken bevestigt dat al deze defecten voortkomen uit een slechte kwaliteit van de grondstoffen. Na de technische optimalisatie van sferoïdaal gegloeid GCr15-walsdraad, speciaal bedoeld voor hoge-koude geleiding, voldoet het product volledig aan de praktische productievereisten.

Sleutelwoorden: kegellager; taps toelopende rol; hoge-snelheidsmachine voor koude koers; GCr15 lagerstaal; defect; analyse van mislukkingen

1 Bewerkingsproces van vier-stations hoge-koude kopmachine

Om de stempelcapaciteit voor conische rollen met een buitendiameter van meer dan 20 mm te verbeteren, wordt een geïmporteerde koudkopmachine met vier- stations en hoge- snelheden gebruikt. De apparatuur levert een hoge productiviteit bij een stempelsnelheid tot 100 stuks per minuut en produceert hoge-precisierollen die na het vormen vrij zijn van flash. Niettemin moet de grondstof voor deze machine bolvormig gegloeid walsdraad zijn, terwijl binnenlandse reguliere fabrikanten van speciaal staal alleen GCr15-staal boven Φ20 mm in massieve staafvorm leveren. Na onderhandelingen levert een speciale staalleverancier op maat gemaakte gegloeide walsdraad voor dit koude kopproces.

De primaire technische vereisten voor de proefwalsdraad zijn als volgt: verwerkt via dubbeltrekken en dubbel pellen met oppervlakteafwerking; sferoïde annealingmicrostructuur geclassificeerd als klasse 2~4 volgens GB/T18254-2002; hardheid gecontroleerd op 170~185 HB. Ernstige vervormingsharding vindt plaats tijdens koude vervorming in meerdere -passages, wat de daaropvolgende vorming belemmert, vandaar de relatief lage hardheidseis. De ontkolingsdiepte van het enkelzijdige oppervlak mag niet groter zijn dan 0,8% van de nominale staaldiameter; de maattolerantie van de staafdiameter is 0~−0,05 mm, waarbij de overige specificaties voldoen aan de relevante inkooptechnische overeenkomsten.

Het stempelen van taps toelopende rollen op de koudkopmachine met vier- stations bestrijkt vier opeenvolgende werkstations: blanco knippen → eindschudden → voor-vormen → eindvormen, met het vormschema weergegeven in Figuur 1.

Figuur 1 Schematisch diagram van het stempel-vormproces met vier- stations

Blank knippen: Bij het afschuiven van het planotype- genereert u plano's met kleine vervorming en eindvlakken die ongeveer loodrecht staan ​​op de axiale lijn van het plano.

Einde verontrustend: Egaliseert ongelijke eindvlakken van het onbewerkte stuk loodrecht op de as, egaliseert de lengte van het onbewerkte stuk en verstoort de buitenste cirkel van het onbewerkte stuk.

Voor-voorvormen: Vormt ruwweg de taps toelopende contour, verkleint de kleine eindafmetingen, vormt een concave holte op het grote- eindvlak en vergroot de buitendiameter naar buiten.

Beëindig het vormen: Voltooit de rolafmetingen volgens de gespecificeerde tolerantie.

Grote vervormingen en opmerkelijke verharding vinden plaats op grote-eindafschuiningen, buitendiameters, eindvlakken van zowel grote als kleine uiteinden en kleine-eindafschuiningen tijdens het hele vormen. De hardheidsvariatie van afgewerkte rollen op verschillende posities wordt vermeld in Tabel 1. Vergeleken met rollen van mechanische persen met één-station, hebben de producten van deze machine een superieure maatnauwkeurigheid, waardoor na-processen zoals het verwijderen van flash, het zacht slijpen van de buitendiameter en het zacht slijpen van het kopvlak, de benuttingsgraad van de grondstoffen aanzienlijk wordt verbeterd.

Tabel 1 Hardheidsvariatie van gestempelde rol op verschillende posities (eenheid: HB)

2 Defectanalyse van gestempelde conische rollen

Tijdens het vormen van taps toelopende rollen, zoals geïllustreerd in figuur 1, omvatten terugkerende defecten onder meer dwarsscheuren van gescheurde plano's, scheuren in het axiale oppervlak van de grote -buitendiameter en afschuining, en vouwdefecten op afschuiningsoppervlakken. Na systematische inspectie van apparatuur, matrijzen en grondstoffen wordt vastgesteld dat de slechte kwaliteit van de proefstaaldraad de oorzaak is.

2.1 Dwarsscheuren van geschoren plano's

Dwarsscheuren evenwijdig aan het afschuifvlak komen vaak voor bij afgescheurde plano's bij het snijstation, waardoor een noodstop en een alarm van de koude kopmachine worden geactiveerd. Metallografische monsters gesneden uit gebarsten plano's worden geëtst met een oplossing van 2% salpeterzuuralcohol. Microscopische observatie onthult massief lamellair perliet plus grove carbidedeeltjes (Figuur 2). Volgens de GB/T18254-norm uit 2002 voor chroomhoudend staal met een hoog koolstofgehalte wordt de bolvormige microstructuur oververhit en geclassificeerd als boven klasse 6. De bulkhardheid van gebarsten plano's wordt gemeten bij 187 HB via de Brinell-hardheidsmeter.

Bemonsteringsinspectie van de kop, het midden en de staart van dezelfde draadspiraal onthult een inconsistente gloeimicrostructuur: sferoïdale structuren van graad 4, 5 en 6 bestaan ​​naast elkaar, met een hardheid variërend van 184 HB tot 189 HB. Ongekwalificeerde sferoïdale microstructuur, vooral overtollig lamellair perliet, vermindert de ductiliteit van staal drastisch. Trekspanning geconcentreerd nabij het afschuifvlak tijdens het snijden van het plano initieert dwarsscheuren in het plano.

Figuur 2 Gesferoïdiseerde gloeimicrostructuur van transversaal gebarsten blanco

2.2 Oppervlaktescheuren bij grote-buitendiameters en afschuining van rollen

Scheuren in het axiale oppervlak worden vaak aangetroffen op grote -buitendiameters en afschuiningen van afgewerkte rollen, waarbij gedeeltelijke scheuren zich uitstrekken tot aan de eindvlakken. Bij magnetische deeltjesinspectie van afgewerkte onderdelen wordt een overvloed aan magnetisch poeder verzameld op grote-eindafschuiningslocaties. Na heet beitsen (50% geconcentreerd industrieel zoutzuur + 50% water, 30 minuten geweekt bij 70 graden) ontstaan ​​er dichte fijne axiale microscheurtjes over de afschuiningsoppervlakken. Er zijn maar weinig identieke microscheurtjes op de kleine-eindafschuining.

Rollen met scheuren in de axiale buitendiameter- worden loodrecht op de scheurrichting doorgesneden voor metallografische analyse. Deze microfoto toont scheuren die in twee lagen zijn opgesplitst: de buitenste grove scheurlaag met ontkoling van het oppervlak, en de binnenste fijne scheurlaag zonder ontkoling (Figuur 3). Microstructuurinspectie van ruwe walsdraad identificeert een continue ontkoolde laag van 0,3 ~ 0,4 mm diep op het staaloppervlak (Figuur 4), samen met verspreide diepe axiale scheuren en talrijke ondiepe oppervlaktekrassen.

Grote radiale uitzetting naar buiten treedt op bij de grote -buitendiameter en afschuining tijdens koudvervormen, wat gepaard gaat met intensieve verharding en verslechterde ductiliteit. Reeds-bestaande oppervlaktedefecten (scheuren/krassen) in de ontkoolde laag met lamellair perliet planten zich onder vormingsspanning voort in macroscopische scheuren; het ontkoolde gebied rond scheuren erft de oorspronkelijke oppervlaktedefecten van het ruwe materiaal, terwijl niet-ontkoolde scheursecties ontstaan ​​door scheurvoortplanting bij het stempelen. Daarentegen verloopt het vormen van kleine- einden via binnenwaartse krimpvervorming, waardoor de uitzetting van scheuren wordt beperkt.

Figuur 3 Dwars-doorsnedemorfologie van axiale scheur op de buitendiameter van de gestempelde rol

Figuur 4 Oppervlakkige ontkoolde laag ruw staal met intergranulaire oxidemicroscheuren op het bovenoppervlak

Ondiepe scheuren en krassen op het buitenoppervlak van de rol worden verwijderd tijdens de daaropvolgende slijpbewerking, terwijl de afgeschuinde oppervlakken ongeslepen blijven en kleine gebreken vertonen, wat resulteert in ophoping van magnetisch poeder tijdens de laatste MPI-inspectie.

2.3 Vouwfout op rolafschuining stempelen

Visuele inspectie van gevormde rollen detecteert vouwfouten die symmetrisch verdeeld zijn langs de centrale as op zowel grote- eind- als kleine- eindafschuiningen. Matrijsschade is uitgesloten na het oplossen van problemen; het vouwen is afkomstig van extra "overtollig metaal" op het lokale blanco uiteinde, gegenereerd tijdens de afschuifprocedure.

De gebroken dwars-sectie van het gescheurde plano vertoont een geschatte ellipscontour, waarbij de schuifkracht uitgelijnd is langs de kleine as van de ellips. Aan beide uiteinden van de hoofdas bevindt zich een 1-2 mm brede gescheurde overtollige-metaalzone, die verschilt van het keurige afschuifoppervlak elders (Figuur 5). Uit statistische gegevens blijkt dat er geen afschuining optreedt als de hardheid van de grondstof rond de 192 HB ligt; vouwen komt consistent voor bij grondstoffen onder 190 HB als gevolg van overmatige ductiliteit, wat leidt tot gescheurde bramen/overtollig metaal aan het blanco uiteinde tijdens het snijden. Daarom veroorzaakt de lage basishardheid van ruw staal een onregelmatige gescheurde rand en daaropvolgende afschuining na het vormen.

3 Verbetering van de kwaliteit van grondstoffen en verificatietest

Het opsporen van defecten leidt tot de conclusie dat er vier cruciale nadelen zijn van de initiële proefwalsdraad: (1) niet--conforme, onregelmatige bolvormige gloeimicrostructuur; (2) Te dikke -ongeldige ontkoolde laag aan het oppervlak; (3) Willekeurige oppervlaktescheuren en krassen op staal; (4) Ondermaatse sferoïdale ontlatingshardheid.

Figuur 5 Schematische weergave van gescheurde overtollige-metaalzones op het gescheurde breukoppervlak

De herziene technische specificaties voor gekwalificeerde walsdraad zijn als volgt geformuleerd:

Gesferoïdiseerde gloeimicrostructuur gecontroleerd binnen klasse 2 ~ 4 met uniforme structuur over een enkele draadspiraal;

Geen ontkoling van het oppervlak op afgewerkt staal;

Geen oppervlaktescheuren of mechanische krassen toegestaan;

Gesferoïdiseerde gegloeide hardheid geregeld van 195 HB tot 207 HB; overige technische punten ongewijzigd.

De leverancier levert opnieuw testdraad die voldoet aan de bijgewerkte specificaties: bolvormige structuur, klasse 2, bulkhardheid 203 HB, volledig ontkoling-vrij oppervlak zonder scheuren of krassen. Door de batch-stempeltest met verbeterde grondstoffen worden alle voorgaande vormfouten geëlimineerd, en de koudkopmachine met vier-stations met hoge- snelheid hervat een stabiele normale productie.

2026 1 juni WeekWBM Pproductaanbeveling

Rollende matrijzen:

Als een van de professionele gereedschapsfabrikanten biedt het een rolmatrijs met een hoge hardheid, snelle levering en goede service.

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