De analyse-ideeën en methoden van oppervlaktedefecten van stalen kogels in het proces van koud verspanen zijn samengevat.
Abstract:De veelvoorkomende oppervlaktedefecten op stalen kogels worden geïntroduceerd, en de defecten van afgewerkte stalen kogels worden voornamelijk geanalyseerd. Voor oppervlaktedefecten worden twee analysegevallen gegeven, en het analyse-idee en de methoden zijn samengevat voor oppervlaktedefecten van stalen kogels tijdens het koude bewerkingsproces．
Trefwoorden:wentellager; stalen kogel; oppervlaktedefect; scannende elektronenmicroscopie; metallografisch onderzoek
Stalen kogel is de rollagerbelasting in kogellagers en een van de belangrijkste onderdelen. Het verwerkingsproces van koud koppen (of warmwalsen en smeden) tot eindschoonmaak en verpakking omvat vele verwerkingsprocedures, en elke verwerkingsprocedure kan een impact hebben op de oppervlaktekwaliteit van de bal. De prestaties van het lageroppervlak worden direct beïnvloed.
Wat de afgewerkte stalen kogel betreft, zijn de meest voorkomende defecten: microscheurtjes op het oppervlak, zachte plekken op het oppervlak, krassen op het oppervlak en zwarte vlekken op het oppervlak. Elk defect kan leiden tot vermoeiing en zelfs breuk van de stalen kogel tijdens bedrijf, wat resulteert in vroegtijdig falen van het lager. Het is erg belangrijk om verschillende analysemethoden te gebruiken om zo snel mogelijk de oorzaak van oppervlaktedefecten te vinden en tijdig tegenmaatregelen te nemen.
Dit artikel analyseert voornamelijk de oppervlaktedefecten van twee soorten stalen kogels door middel van macro-observatie, micro-analyse, metallografische inspectie en koud beitsen, en vat de analyse-ideeën en -methoden samen van oppervlaktedefecten veroorzaakt door stalen kogels tijdens het koud bewerken door middel van cases .
1. Analyse-ideeën en methodeselectie
1.1 veelvoorkomende defecten aan het oppervlak van een stalen kogel
De verwerkingsmethoden van stalen kogels zijn hoofdzakelijk onderverdeeld in koude en warme verwerking: kleine stalen kogels worden over het algemeen gevormd door koude kop, terwijl grote stalen kogels worden gevormd door warmwalsen of heet smeden. De oppervlaktedefecten die door verschillende verwerkingsmethoden worden gevormd, hebben ook hun eigen kenmerken. De veelvoorkomende defecten aan het oppervlak van stalen kogels omvatten voornamelijk de volgende categorieën: oppervlaktescheuren van grondstoffen, koude en warme verwerkingsfouten, blusscheuren, extrusieschade, corrosieplekken en zachte slijpmoeheid. De morfologische kenmerken, metallografische structuur, analysemethoden en tegenmaatregelen van elk defect zijn verschillend. Duidelijke defecten aan het oppervlak van afgewerkte stalen kogels, zoals oppervlaktescheuren van grondstoffen en blusscheuren, zijn tijdens het verwerkingsproces geëlimineerd. Er zijn grofweg 7 soorten veelvoorkomende oppervlaktedefecten. Zie tabel 1 voor kenmerken van defectmorfologie en bijbehorende analysemethoden.
1.2 selectie van analysemethoden
Volgens de defectmorfologie van het stalen kogeloppervlak worden de defecttypes en analysemethoden voorlopig geselecteerd, geïnspecteerd en geanalyseerd in combinatie met tabel 1. Als de defectgrootte klein is, moeten scanning-elektronenmicroscoopobservatie en energiespectrumanalyse worden uitgevoerd. om de micromorfologie en de samenstelling van het interne microgebied van het defect te bepalen; Ontleed vervolgens het defect, observeer de diepte van het defect en de omringende metallografische structuur door middel van een metallografische methode, maak een alomvattend oordeel op basis van de resultaten en bepaal uiteindelijk het type en de oorzaak van het oppervlaktedefect van de stalen kogel.
nummer | Defect type | Uiterlijk kenmerken | Micromorfologische kenmerken | Analytische methode |
1 | Koud stempelen vouwen | Het heeft een cirkelvormige boogvorm, meestal verdeeld langs de polaire rand van de stalen kogel | De scheur is gevouwen, met ernstige ontkoling aan beide zijden en vaak vergezeld van grijze oxidehuid | Over het algemeen wordt een metallografische microscoop gebruikt om de metallografische structuur aan beide zijden van de scheur te observeren en te analyseren; De morfologie en locatie van scheuren werden bepaald door middel van hete beitsmethode |
2 | Koude koers defect | Het is lineair en meestal verspreid in de buurt van de evenaar | De scheur is over het algemeen ondiep en gaat gepaard met ontkoling en grijze oxidehuid aan beide zijden | Metallografie en elektronenmicroscoop werden gebruikt voor observatie en kwalitatieve analyse gecombineerd met energiespectrometer; De wasmethode met heet zuur wordt gebruikt om de positie van defecten op de stalen kogel te bepalen |
3 | Corrosie plekken | De meeste defecten zijn willekeurig verdeeld en verschijnen als vlekken of gaten van verschillende grootte | Het is ondiep, met natuurlijke grens en geen duidelijke schade. Het proces van het genereren van defecten kan grofweg worden bepaald volgens de metallografische structuur van de bodem | |
4 | Zacht slijpen crush | De schade veroorzaakt door harde deeltjes tijdens het zacht slijpen verschijnt als willekeurig verdeelde zwarte vlekken | Ondiep, met duidelijke en gladde grens of duidelijke krassen, en ontkoling of verkoling aan de onderkant | |
5 | Zachte slijpmoeheid | Het oppervlak verschijnt als zwarte vlekken of putten met verschillende afmetingen en vormen | Volgens de anatomie is er een losse laag op het oppervlak, met kleine scheurtjes en kleine gaatjes erin, duidelijke ontkoling aan de onderkant en mogelijk oxidehuid | |
6 | Slijpschijf crush | Het zijn voornamelijk harde slijpkrasjes, dit zijn strook- of gevlekte krassen | De defecten zijn over het algemeen ondiep en er zijn geen afwijkingen zoals ontkoling en corrosie aan de onderkant | Metallografie en elektronenmicroscoop werden gebruikt voor observatie en analyse |
7 | Carbide verlies | Het oppervlak verschijnt als kleine zwarte vlekken van verschillende afmetingen en vormen | Het defect bevindt zich bij de carbide-afzetting met een grote afmeting, die erg ondiep is, en er zijn geen afwijkingen zoals ontkoling en corrosie aan de onderkant |
2. Case analyse
2.1 defecten bij koude koers
De verwerkingstechnologie van een partij 9Cr18-staal＜ 9.525 mm afgewerkte stalen kogels is als volgt: koude kop → licht slijpen → blussen en ontlaten → hard slijpen → slijpen. Toen de stalen kogels (meerdere deeltjes) van deze batch 100 keer onder de microscoop werden geïnspecteerd, bleek dat ongeveer 20 procent van de producten lineaire en trigeminale defecten op het oppervlak had.
2.1.1 Rasterelektronenmicroscoopobservatie en energiespectrumanalyse
Twee stalen kogels werden willekeurig uit deze partij genomen en het gebied met defecten gemarkeerd op het oppervlak van de stalen kogel werd geobserveerd doorJSM-6380LVscannende elektronenmicroscoop, en vervolgens werden de componenten van de defecte onderdelen geanalyseerd doorEDS. TDe resultaten toonden aan dat de defecten aan het oppervlak van de twee stalen kogels drievoudig en donkergrijs waren; Bij sterke vergroting is het materiaal in het defect relatief los (fig. 1) en de abnormale elementen in de samenstelling ervan zijn voornamelijk zuurstof en sporencalcium, wat aangeeft dat de grijze vreemde materie voornamelijk oxide is (fig. 2).
2.1.2 metallografisch onderzoek
(1) defecte lengte
Observeer het defect onder de microscoop en meet de lengte ervan. De twee stalen kogels zijn respectievelijk {{0}}.13 mm en 0,85 mm.
(2) profielmorfologie van defecten
Snijd de 1 # stalen kogel loodrecht op het oppervlaktedefect, de morfologie wordt getoond in figuur 3 en de defectdiepte op de sectie is 0.63 mm; Na corrosie met een oplossing van 4 procent salpeterzuuralcohol, blijkt dat de defecten grijs en onsamenhangend zijn en dat er aan beide zijden duidelijke ontkoling is (fig. 4), wat aangeeft dat de oppervlaktedefecten van de stalen kogel worden geproduceerd vóór het afschrikken en tempering proces.
De afschrik- en ontlaatstructuur van de stalen kogel is klasse 2, wat voldoet aan de eisen van JB / T 1460-2011TtechnischCvoorwaarden voorHetenTbehandeling vanHighChoutCchroomSroestvrijSteelBoorPkunst vanRollingBoorbellen.
Afb． 1 Morfologie van oppervlaktedefecten op stalen kogels
Afb． 2 Energiespectrumanalysecurve van oppervlaktedefecten op stalen kogels
Afb． 3 Sectionele morfologie van oppervlaktedefect op stalen kogel 1#
Afb． 4 Amplificatiemorfologie van lokaal defect op deel van stalen kogel
(3) Metallografisch onderzoek van blanco bal
Neem 3 blanco ballen van dezelfde partij producten (na heet beitsen) en kijk of er scheuren zijn langs de as op de evenaar (fig. 5). Neem er een en snijd hem langs de evenaar voor metallografische inspectie. Er is vastgesteld dat de scheur de vorm heeft van een klokvormige mond, barstend vanaf het oppervlak en uitzettend naar binnen, met een diepte van ongeveer 0,55 mm (fig. 6); Er is geen ontkoling aan beide zijden van de hoofdscheur en er zijn verschillende microscheurtjes rechtsonder, met een diepte van ongeveer 0.07 mm (fig. 7).
Afb． 5 Equatoriale scheurmorfologie van blanco ballen na beitsen met heet zuur
Afb． 6 Sectionele morfologie van scheur op lege bal
Afb． 7 Microscheurmorfologie aan de onderkant van de scheur op een lege bal
2.1.3 hete beitsinspectie
Vier stalen kogels in deze batch zijn warm gebeitst volgens JB / T 1460-2011. Er werd gevonden dat er een kort lineair of trigeminaal defect was met een hoek van ongeveer 45 graden met de axiale richting nabij de evenaar van elke stalen kogel (fig. 8), wat aangeeft dat de verdeling van defecten een bepaalde wet heeft en geen directe relatie met grondstoffen.
Afb． 8 Morfologie van oppervlaktedefecten op stalen kogels (na beitsen met heet zuur)
2.1.4 Resultaatanalyse
Volgens de resultaten van SEM-vergrotingsobservatie, energiespectrumanalyse, heet beitsen en metallografisch onderzoek, wordt aangenomen dat de lineaire en drietanddefecten op het oppervlak van de stalen kogel werden gevormd vóór het warmtebehandelingsproces en tijdens het proces van koude kop. De oppervlaktescheuren van de blanco bal, vooral de microscheuren, zijn gemakkelijk uit te breiden en te verdiepen tijdens het slijpen en warmtebehandeling, wat ook de belangrijkste reden is voor de vermoedelijke scheurdefecten op het oppervlak van de afgewerkte stalen bal.
2.2 zacht slijpen crush
Er werden zwarte vlekken gevonden op het oppervlak van drie GCr15 stalen ∅ 17,7{4}} mm afgewerkte stalen kogels die ter inspectie waren ingediend en die ovaal van vorm waren (afb. 9). De stalen kogel van deze specificatie is zacht geslepen voor 0.25 mm, warmtebehandeld en vervolgens fijngeslepen voor 0.05 mm. Na fijn slijpen is er een reserve van 0,23 mm.
Afb． 9 Macromorfologie van oppervlaktedefect op stalen kogel
2.2.1 SEM-analyse
Een van de drie stalen kogels werd willekeurig gekozen en het oppervlak ervan werd gereinigd met een ultrasone reiniger. Na het drogen werd het erin geplaatstJSM6380LVscannende elektronenmicroscoop voor vergrotingsobservatie. Er werd vastgesteld dat het defect ondiep was en dat de rand helder en vlak was. Voorlopig werd geoordeeld dat het defect werd veroorzaakt door de kussenverwonding van vreemde harde vreemde deeltjes (fig. 10). Er is ook gevonden dat er verschillende kleine massieve defecten zijn in het defectgebied met natuurlijke grens- en corrosiemorfologie. Er wordt gespeculeerd dat deze kleine corrosieputjes worden gevormd nadat het defect is gevormd en na warmtebehandeling of warmtebehandeling. EDS7582 energiespectrometer wordt gebruikt om de microsamenstelling van het defecte onderdeel en het normale deel van de stalen kogel te analyseren en te vergelijken. Er is gevonden dat er een spoor van zwavel in het defect zit en de curve van het energiespectrum wordt getoond in FIG. 11.
Afb． 10 Morfologie van oppervlaktedefect op stalen kogel
Afb． 11 Energiespectrumanalysekromme van samenstelling in microgebied bij oppervlaktedefect
2.2.2 metallografische analyse
Neem een van de resterende twee stalen kogels, slijp en polijst het met het slijpprototype totdat de omtrek van het polijstoppervlak het defect raakt, bereid het metallografische monster voor, corrodeer het met salpeterzuuralcoholoplossing met een concentratie van 4 procent, plaats het op de microscoop, inspecteert en rangschikt de afschrik- en ontlaatstructuur van de stalen kogel die ter inspectie is ingediend volgens de vereisten van JB / T 1255-2001 technische voorwaarden voor thermische behandeling van hoog koolstofchroom dragende stalen onderdelen van wentellagers, en observeer en meet de micromorfologie van het defecte onderdeel. De afschrik- en ontlaatstructuur van de stalen kogel wordt getoond in FIG. 12, en de profielmorfologie van het oppervlaktedefect wordt getoond in FIG. 13. Er is verkoling op het normale oppervlak en rond het defect (FIG. 14 en FIG. 15), en de gecarboniseerde laag is ongeveer 0.03 mm. Zie tabel 2 voor de inspectieresultaten. Uit tabel 2 blijkt dat de afschrik- en ontlaatstructuur van de stalen kogel voldoet aan de standaardvereisten en gekwalificeerd is; Het oppervlaktedefect van de stalen kogel treedt op vóór het warmtebehandelingsproces.
Afb． 12 Afschrikken en temperen van microstructuren van stalen kogels
Afb． 13 Sectionele morfologie van oppervlaktedefect op stalen kogel (geen corrosie)
Afb． 14 Marginale gecarboneerde laag op normaal deel van stalen kogel
Afb． 15 Marginale gecarboneerde laag op defect deel van stalen kogel (doorsnedemorfologie)
tabblad． 2 Analyseresultaten microstructuur
Testobjecten | numerieke waarde |
Dovende en ontlaten structuur / kwaliteit | 4 |
Hardmetalen gaas / kwaliteit | 2 |
Defectdiepte / mm | 0.05 |
Defectbreedte / mm | 0.75 |
2.2.3 warmbeitsinspectie
Plaats de resterende twee stalen kogels in een waterige oplossing van 50 procent zoutzuur, verwarm ze tot 60 ~ 70 graden, bewaar ze gedurende 30 minuten, haal ze eruit en maak ze schoon en observeer ze vervolgens met een lage vergroting, zoals weergegeven in FIG. 16.
Afb． 16 Morfologie van oppervlaktedefecten op stalen kogels na beitsen met heet zuur
Na observatie blijkt dat de defecten aan het oppervlak van een stalen kogel zich in de buurt van de paal bevinden, maar niet langs de rand van de paal zijn verdeeld en op een bepaalde afstand van de paal liggen; Het oppervlaktedefect van een andere stalen kogel bevindt zich nabij de evenaar. De kleur van het defecte onderdeel van de 2-korrelstaalkogel komt overeen met die van het normale onderdeel. Uiterlijk is het een kleine put en de bodem van de put is duidelijk zichtbaar.
2.2.4 Resultaatanalyse
Na het beitsen blijkt dat de defecten willekeurig zijn verdeeld over het oppervlak van de stalen kogel, wat de mogelijkheid veroorzaakt door het koude stempelproces kan elimineren; Gecombineerd met de resultaten van metallografische analyse - er is een bepaalde diepte van de gecarboniseerde laag op de rand van het normale oppervlak van de stalen kogel en rond het defect, kan worden vastgesteld dat het oppervlaktedefect van de stalen kogel de extrusieverwonding is van hard deeltjes in het proces van zacht slijpen vóór warmtebehandeling.
3. Consluiting
Het aantal van elke partij afgewerkte stalen kogels is groot en het is onvermijdelijk om oppervlaktedefecten te vinden bij de inspectie van afgewerkte producten. Als het een geval is, zou het per ongeluk moeten zijn en kunnen de afvalproducten worden geselecteerd; Voor een bepaald deel van de oppervlaktedefecten is het echter noodzakelijk om een redelijk analyseschema te formuleren, de exacte oorzaken van defecten zo snel mogelijk te vinden en tegenmaatregelen voor te stellen. Enerzijds kan het goed omgaan met deze partij producten voor kwaliteitsmanagement; Aan de andere kant is het ook bevorderlijk voor het samenvatten van ervaring om te voorkomen dat soortgelijke kwaliteitsproblemen zich opnieuw voordoen en om de gekwalificeerde snelheid van afgewerkte stalen kogels te waarborgen.
Meer overWBMStalen kogel:
Gelagerde stalen kogels zijn belangrijke basiscomponenten in de industrie. Lagerstalen kogels hebben een lange geschiedenis van gebruik in de precisielagerindustrie en het leven, en worden op grotere schaal gebruikt. Er kan worden gezegd dat er op de meeste plaatsen stalen kogels zijn waar er rotatie is, algemeen bekend als stalen kogels en kogels. Stalen kogels worden veel gebruikt in lagers, hardware, elektronica, ijzerkunst, mechanische apparatuur, elektrische energie, mijnbouw, metallurgie en andere gebieden.
WBM heeft nu de mogelijkheid om volledige set gereedschappen te leveren voor de Modler conische rolslijplijn.Hunhulpmiddelszijn goed gemonteerd in klant modeller centerloze slijper en modeller kopse slijper. En help de klant om zeer nauwkeurige rollen te produceren tegen lage kosten.
