Podsumowano idee i metody analizy wad powierzchniowych kulek stalowych w procesie obróbki na zimno.
Abstrakcyjny:Przedstawiono typowe wady powierzchniowe kulek stalowych, analizowane są głównie wady gotowych stalowych kulek. Dla defektów powierzchni podano dwa przypadki analizy, oraz podsumowano ideę i metody analizy wad powierzchni kulek stalowych podczas procesu obróbki na zimno．
słowa kluczowe:łożysko toczne; Stalowa piłka; wada powierzchni; skaningowa mikroskopia elektronowa; badanie metalograficzne
Kulka stalowa jest obciążeniem łożyska tocznego w łożysku kulkowym i jedną z najważniejszych części. Jego proces przetwarzania od kucia na zimno (lub walcowania na gorąco i kucia) do końcowego czyszczenia i pakowania obejmuje wiele procedur przetwarzania, a każdy proces przetwarzania może mieć wpływ na jakość powierzchni piłki. Wydajność powierzchni łożyska będzie miała bezpośredni wpływ.
Jeśli chodzi o gotową kulę stalową, najczęściej występującymi wadami są: mikropęknięcia powierzchni, miękkie plamy powierzchni, zarysowania powierzchni i czarne plamy powierzchni. Każda wada może prowadzić do łuszczenia się zmęczeniowego, a nawet pęknięcia stalowej kuli podczas pracy, co skutkuje wczesną awarią łożyska. Bardzo ważne jest zastosowanie różnych metod analitycznych, aby jak najszybciej znaleźć pierwotną przyczynę wad powierzchniowych i zaproponować na czas środki zaradcze.
Niniejsza praca analizuje głównie defekty powierzchniowe dwóch rodzajów kulek stalowych za pomocą makroobserwacji, mikroanalizy, badania metalograficznego i trawienia na zimno oraz podsumowuje idee i metody analizy wad powierzchniowych powodowanych przez kulki stalowe w procesie obróbki skrawaniem na zimno przez obudowy .
1. Pomysły na analizę i wybór metody
1.1 typowe wady na powierzchni stalowej kuli
Metody przetwarzania kulek stalowych dzielą się głównie na obróbkę na zimno i na gorąco: kulki stalowe o małych rozmiarach są zwykle formowane przez kucie na zimno, podczas gdy kulki stalowe o dużych rozmiarach są formowane przez walcowanie na gorąco lub kucie na gorąco. Wady powierzchni powstałe w wyniku różnych metod przetwarzania również mają swoje własne cechy. Typowe wady na powierzchni kulki stalowej obejmują głównie następujące kategorie: pęknięcia powierzchniowe surowców, wady obróbki na zimno i na gorąco, pęknięcia hartownicze, uszkodzenia wytłaczania, plamy korozji i zmęczenie miękkiego szlifowania. Charakterystyka morfologiczna, struktura metalograficzna, metody analizy i środki zaradcze dla każdej wady są różne. W procesie obróbki wyeliminowano widoczne wady powierzchni gotowych kulek stalowych, takie jak pęknięcia powierzchniowe surowców oraz pęknięcia hartownicze. Istnieje około 7 typów typowych wad powierzchni. Patrz Tabela 1, aby zapoznać się z charakterystyką morfologii defektów i odpowiednimi metodami analizy.
1.2 wybór metod analizy
Zgodnie z morfologią defektów powierzchni stalowej kuli, rodzaje defektów i metody analizy są wstępnie wybierane, sprawdzane i analizowane w połączeniu z tabelą 1. Jeśli rozmiar defektu jest mały, należy przeprowadzić obserwację skaningowego mikroskopu elektronowego i analizę widma energetycznego określenie mikromorfologii i składu wewnętrznego mikroregionu defektu; Następnie wypreparuj defekt, obserwuj głębokość defektu i otaczającą go strukturę metalograficzną metodą metalograficzną, dokonaj kompleksowej oceny zgodnie z wynikami, a na koniec określ rodzaj i przyczynę defektu powierzchni stalowej kuli.
numer | Rodzaj wady | Cechy wyglądu | Charakterystyka mikromorfologiczna | Metoda analityczna |
1 | Składanie tłoczone na zimno | Ma okrągły kształt łuku, rozmieszczony głównie wzdłuż biegunowej krawędzi stalowej kuli | Pęknięcie jest pofałdowane, z silnym odwęgleniem po obu stronach i często towarzyszy mu szara łuska tlenkowa | Zasadniczo mikroskop metalograficzny służy do obserwacji i analizy struktury metalograficznej po obu stronach pęknięcia; Morfologię i lokalizację pęknięć określono metodą wytrawiania na gorąco |
2 | Wada zimnego nagłówka | Jest liniowy i najczęściej rozmieszczony w pobliżu równika | Pęknięcie jest na ogół płytkie, towarzyszy mu odwęglenie i szara łuska tlenkowa po obu stronach | Do obserwacji i analiz jakościowych wykorzystano metalografię i mikroskop elektronowy w połączeniu ze spektrometrem energetycznym; Metodę przemywania gorącym kwasem stosuje się do określenia położenia defektów na stalowej kuli |
3 | Miejsca korozji | Większość defektów jest rozłożona losowo i pojawia się jako plamy lub dziury o różnych rozmiarach | Jest płytki, z naturalną granicą i bez widocznych uszkodzeń. Proces powstawania defektów można z grubsza określić na podstawie struktury metalograficznej dna | |
4 | Miękka miażdżąca miazga | Uszkodzenia spowodowane przez twarde cząstki w procesie miękkiego szlifowania pojawiają się jako losowo rozmieszczone czarne plamy | Płytka, z wyraźnymi i gładkimi granicami lub widocznymi rysami oraz odwęgleniem lub nawęgleniem na dnie | |
5 | Zmęczenie miękkim szlifowaniem | Powierzchnia wygląda jak czarne plamy lub wgłębienia o różnych rozmiarach i kształtach | Według anatomii na powierzchni znajduje się luźna warstwa z małymi pęknięciami i małymi dziurami, widoczne odwęglenie na dnie i prawdopodobnie zgorzelina tlenkowa | |
6 | Zmiażdżenie ściernicy | Są to głównie twarde ślady szlifowania, które mają postać pasków lub plamek | Wady są na ogół płytkie i nie ma żadnych nieprawidłowości, takich jak odwęglenie i korozja na dnie | Do obserwacji i analiz wykorzystano metalografię i mikroskop elektronowy |
7 | Zrzucanie węglików | Powierzchnia wygląda jak małe czarne plamki o różnych rozmiarach i kształtach | Wada zlokalizowana jest przy osadzie węglikowym o dużych rozmiarach, który jest bardzo płytki i nie ma żadnych nieprawidłowości typu odwęglenie i korozja na dnie |
2. Canaliza ase
2.1 wady zimnego chodnika
Technologia obróbki partii stali 9Cr18＜ Gotowe kulki stalowe 9,525 mm są następujące: kucie na zimno → lekkie szlifowanie → hartowanie i odpuszczanie → twarde szlifowanie → szlifowanie. Kiedy stalowe kulki (kilka cząstek) z tej partii zostały sprawdzone 100 razy pod mikroskopem, stwierdzono, że około 20 procent produktów miało defekty liniowe i trójdzielne na powierzchni.
2.1.1 obserwacja skaningowym mikroskopem elektronowym i analiza widma energetycznego
Z tej partii losowo pobrano dwie stalowe kulki, a obszar z defektami zaznaczonymi na powierzchni stalowej kulki obserwowano przezJSM-6380LVskaningowego mikroskopu elektronowego, a następnie analizowano elementy wadliwych częściEDS. Twyniki pokazały, że defekty na powierzchni dwóch stalowych kul były trójdzielne i ciemnoszare; Przy dużym powiększeniu materiał w ubytku jest stosunkowo luźny (ryc. 1), a nieprawidłowe pierwiastki w jego składzie to głównie tlen i śladowe ilości wapnia, co wskazuje, że szara substancja obca to głównie tlenek (ryc. 2).
2.1.2 badanie metalograficzne
(1) długość wady
Obserwować ubytek pod mikroskopem i zmierzyć jego długość. Dwie stalowe kulki mają odpowiednio {{0}},13 mm i 0,85 mm.
(2) morfologia profilu defektów
Przetnij stalową kulkę nr 1# prostopadle do defektu powierzchniowego, jego morfologię pokazano na rycinie 3, a głębokość defektu na przekroju wynosi 0,63 mm; Po korozji 4-procentowym roztworem kwasu azotowego w alkoholu stwierdzono, że defekty są szare i niespójne, a po obu stronach widoczne jest wyraźne odwęglenie (ryc. 4), co wskazuje, że defekty powierzchniowe stalowej kuli powstają przed hartowaniem i proces temperowania.
Struktura hartowania i odpuszczania stalowej kuli to klasa 2, która spełnia wymagania JB / T 1460-2011TtechnicznyCwarunki dlaHjeśćTreakcjaHwysokaCarbonCchromSnieskazitelnyStelBkolczykPsztukiRollingBkolczyki.
Figa． 1 Morfologia wad powierzchniowych na kulkach stalowych
Figa． 2 Krzywa analizy widma energii defektów powierzchniowych na kulkach stalowych
Figa． 3 Morfologia przekrojowa defektu powierzchniowego na stalowej kuli 1#
Figa． 4 Morfologia amplifikacji miejscowego defektu na przekroju stalowej kuli
(3) Badanie metalograficzne pustej kuli
Weź 3 puste kulki z tej samej partii produktów (po wytrawieniu na gorąco) i zauważ, że wzdłuż osi na równiku występują pęknięcia (ryc. 5). Weź jeden z nich i przetnij go wzdłuż równika do badania metalograficznego. Stwierdzono, że pęknięcie ma kształt kielichowego ujścia, pękającego od powierzchni i rozszerzającego się do wewnątrz, na głębokość około 0,55 mm (ryc. 6); Po obu stronach głównego pęknięcia nie ma odwęglenia, aw prawym dolnym rogu występuje kilka mikropęknięć o głębokości około 0,07 mm (ryc. 7).
Figa． 5 Równikowa morfologia pęknięć pustych kulek po trawieniu gorącym kwasem
Figa． 6 Morfologia przekrojowa pęknięcia na pustej piłce
Figa． 7 Morfologia mikropęknięć na dnie pęknięcia na pustej kuli
2.1.3 kontrola wytrawiania na gorąco
Cztery kulki stalowe w tej partii były trawione na gorąco zgodnie z JB / T 1460-2011. Stwierdzono, że w pobliżu równika każdej stalowej kuli występował krótki defekt liniowy lub trójdzielny o kącie około 45 stopni z kierunkiem osiowym (ryc. 8), co wskazuje, że rozkład defektów ma określone prawo i nie ma bezpośredniego stosunek do surowców.
Figa． 8 Morfologia wad powierzchniowych na kulkach stalowych (po trawieniu gorącym kwasem)
2.1.4 Analiza wyników
Na podstawie wyników obserwacji w powiększeniu SEM, analizy widma energetycznego, trawienia na gorąco oraz badań metalograficznych uważa się, że defekty liniowe i trójzębne na powierzchni kulki stalowej powstały przed procesem obróbki cieplnej oraz w procesie kucia na zimno. Pęknięcia powierzchni kulki, a zwłaszcza mikropęknięcia, są łatwe do poszerzenia i pogłębienia w procesie szlifowania i obróbki cieplnej, co jest również główną przyczyną podejrzewanych wad pęknięć na powierzchni gotowej kulki stalowej.
2.2 miękkie mielenie kruszenia
Czarne plamy znaleziono na powierzchni trzech gotowych stalowych kulek ze stali GCr15 ∅ 17,7{4}} mm przedstawionych do kontroli, które miały owalny kształt (ryc. 9). Kula stalowa o tej specyfikacji jest szlifowana na miękko na 0,25 mm, poddawana obróbce cieplnej, a następnie drobno szlifowana na 0,05 mm. Po dokładnym szlifowaniu pozostaje zapas 0,23 mm.
Figa． 9 Makromorfologia wady powierzchniowej kuli stalowej
2.2.1 Analiza SEM
Jedną z trzech stalowych kul wybrano losowo, a jej powierzchnię oczyszczono myjką ultradźwiękową. Po wysuszeniu umieszczono wJSM6380LVskaningowy mikroskop elektronowy do obserwacji w powiększeniu. Stwierdzono, że wada jest płytka, a krawędź wyraźna i płaska. Wstępnie oceniono, że wada była spowodowana uszkodzeniem poduszki przez obce twarde cząstki obce (fig. 10). Stwierdzono również, że istnieje kilka małych, masywnych defektów w obszarze defektu z naturalną granicą i morfologią korozji. Spekuluje się, że te małe wżery korozyjne powstają po utworzeniu wady i po obróbce cieplnej lub obróbce cieplnej. miDSSpektrometr energii 7582 służy do analizy i porównania mikroskładu wadliwej części i normalnej części stalowej kuli. Stwierdzono, że w defektach występuje śladowa ilość siarki, a jej krzywą widma energetycznego przedstawiono na RYS. 11.
Figa． 10 Morfologia defektu powierzchniowego na kuli stalowej
Figa． 11 Analiza widma energetycznego krzywej składu w mikropowierzchni defektu powierzchniowego
2.2.2 analiza metalograficzna
Wziąć jedną z dwóch pozostałych stalowych kulek, zeszlifować i wypolerować prototypem szlifierki do momentu, aż obwód polerowanej powierzchni będzie styczny do defektu, przygotować próbkę metalograficzną, poddać korozji roztworem alkoholu kwasu azotowego o stężeniu 4 proc., umieścić obejrzeć pod mikroskopem i ocenić strukturę hartowania i odpuszczania stalowej kuli przedłożonej do kontroli zgodnie z wymaganiami JB / T 1255-2001 warunków technicznych obróbki cieplnej części łożysk tocznych ze stali chromowo-węglowej, oraz obserwować i mierzyć mikromorfologię wadliwej części. Strukturę hartowania i odpuszczania stalowej kuli pokazano na FIG. 12, a morfologię profilu defektu powierzchni pokazano na FIG. 13. Na normalnej powierzchni i wokół wady występuje nawęglenie (RYS. 14 i RYS. 15), a warstwa nawęglona ma grubość około 0,03 mm. Zobacz tabelę 2, aby zapoznać się z wynikami kontroli. Z tabeli 2 widać, że struktura hartowania i odpuszczania stalowej kuli spełnia standardowe wymagania i jest kwalifikowana; Wada powierzchni kuli stalowej występuje przed procesem obróbki cieplnej.
Figa． 12 Hartowanie i odpuszczanie mikrostruktur kulek stalowych
Figa． 13 Morfologia przekrojowa wady powierzchniowej kuli stalowej (brak korozji)
Figa． 14 Brzeżna warstwa nawęglona na normalnej części stalowej kuli
Figa． 15 Brzeżna nawęglona warstwa na wadliwej części stalowej kuli (morfologia przekroju)
Patka． 2 Wyniki analizy mikrostruktury
Elementy testowe | wartość numeryczna |
Hartowanie i odpuszczanie struktura / klasa | 4 |
Siatka / gatunek węglików spiekanych | 2 |
Głębokość wady / mm | 0.05 |
Szerokość wady / mm | 0.75 |
2.2.3 Kontrola wytrawiania na gorąco
Umieść pozostałe dwie stalowe kulki w 50% wodnym roztworze kwasu chlorowodorowego, podgrzej je do 60 ~ 70 stopni, trzymaj przez 30 minut, wyjmij je i wyczyść, a następnie obserwuj je przy małym powiększeniu, jak pokazano na RYS. 16.
Figa． 16 Morfologia wad powierzchniowych kulek stalowych po trawieniu gorącym kwasem
Po obserwacji stwierdza się, że defekty na powierzchni stalowej kuli znajdują się w pobliżu bieguna, ale nie są rozmieszczone wzdłuż krawędzi słupa i mają pewną odległość od bieguna; Wada powierzchni innej stalowej kuli znajduje się w pobliżu równika. Kolor uszkodzonej części kulki 2-ziarnistej jest zgodny z kolorem normalnej części. Z wyglądu jest to mały dół, a dno dołu jest wyraźnie widoczne.
2.2.4 Analiza wyników
Po wytrawieniu stwierdza się, że wady są losowo rozmieszczone na powierzchni stalowej kuli, co może wyeliminować możliwość spowodowaną procesem tłoczenia na zimno; W połączeniu z wynikami analizy metalograficznej - istnieje pewna głębokość nawęglonej warstwy na krawędzi normalnej powierzchni kuli stalowej i wokół wady, można stwierdzić, że wada powierzchniowa kuli stalowej jest uszkodzeniem ekstruzyjnym twardego cząstek w procesie miękkiego mielenia przed obróbką cieplną.
3. Cwłączenie
Liczba każdej partii gotowych stalowych kulek jest duża i nieuniknione jest znalezienie wad powierzchniowych podczas kontroli gotowych produktów. Jeśli tak, powinno to być przypadkowe, a odpady mogą być wybrane; Jednak dla pewnej części wad powierzchniowych konieczne jest sformułowanie rozsądnego schematu analizy, jak najszybsze znalezienie dokładnych przyczyn wad i zaproponowanie środków zaradczych. Z jednej strony może właściwie obsłużyć tę partię produktów do zarządzania jakością; Z drugiej strony sprzyja też podsumowaniu doświadczeń, aby podobne problemy jakościowe nie powtórzyły się w przyszłości i zapewnił kwalifikowaną stawkę gotowych kulek stalowych.
Więcej na tematWBMStalowa piłka:
Kulki ze stali łożyskowej są ważnymi podstawowymi komponentami w przemyśle. Kulki ze stali łożyskowej mają długą historię stosowania w przemyśle łożysk precyzyjnych i są coraz szerzej stosowane. Można powiedzieć, że kule stalowe występują w większości miejsc, w których występuje rotacja, potocznie zwane kulkami stalowymi i kulkami. Kulki stalowe są szeroko stosowane w łożyskach, sprzęcie, elektronice, sztuce żelaznej, sprzęcie mechanicznym, energetyce, górnictwie, metalurgii i innych dziedzinach.
WBM ma teraz możliwość dostarczenia pełnego zestawu narzędzi do linii do szlifowania wałków stożkowych Modler.Ichnarzędziessą dobrze dopasowane do szlifierek bezkłowych klienta i szlifierek czołowych Modeller. I pomóż klientowi produkować rolki o wysokiej precyzji przy niskich kosztach.
