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冷镦轴承滚子模具高频炉热处理工艺分析及改进

文章来源:郑州高氏 发布时间:2020/05/22 浏览量:1024次 分享到:

冷镦轴承滚子模具是GCr15钢轴承滚子冷冲压成形的重要模具,其材料通常采用Cr2NIoV钢。常采用高频炉热处理工艺进行处理,硬度为60 -62HRC。由于滚子材料GCr15钢硬度较高,达197 -227HBW,冲压中模具型腔承受重载荷冲击力和剧烈摩擦力作用,受冲压力高达300MPa以上。生产中发现,滚子冲压模平均寿命不高,仅可冲制4000多个滚子,时常出现模具裂纹、崩裂及过度磨损、疲劳蚀坑及塌陷等失效破坏。

Cr12MoV钢滚子模具会发生断裂。从滚子模具大量失效破坏机制分析后得出,高频炉热处理后的滚子模具失效破坏主要有三种类型:微塑性变形、微动磨损和疲劳断裂失效。微塑性变形机制是位错滑移引起的,模具表面层率先发生位错滑移引起微塑性变形,随后向模具内部扩展。因此,提高模具材料屈服强度可有效增强模具的抗形变性能。微动磨损初始阶段和粘着磨损类似,但工件与模具表面的相对运动是往复式的多次反复作用。这种磨损与模具组织及碳化物状态密切相关。模具在高频炉的热处理过程中,在冷冲压作用下,小尺寸碳化物因挤压出现剥落速度较小,模具磨损量主要决定于碳化物体积分数及模具硬度。碳化物体积分数愈大,硬度愈高,磨损量越小。脆性断裂和疲劳断裂的裂纹源在模具宏观缺陷处萌生,如粗大碳化物和夹杂物富集处。疲劳裂纹和脆性裂纹扩展速度取决于回火马氏体的强度与韧性大小,同时与碳化物尺寸相关。碳化物尺寸越大,材料韧性越差,裂纹扩展越迅速。此外,冲压过程产生热量加剧塑性变形、微动磨损和裂纹产生与扩展过程,加剧模具失效破坏进展。

综上分析,可以看出Cr12MoV钢滚子模具经过高频炉热处理后,在工作中,要求具有优良的显微组织和力学性能,主要应具备以下四点:①高的塑性变形抗力,即高强度;②高耐磨性;③高抗疲劳断裂能力;④组织要求,新钢种碳化物细化,体积分数比高和硬度值高。对于小尺寸圆锥滚子模具,采用硬质合金效果良好。硬质合金硬度很高,并且弹性模量高,具有高耐磨性能和高强度(抗塑性变形能力),其冲压性能和精度优异,其工作寿命为Cr12MoV钢滚子模具寿命的10 -20 倍。而对于尺寸大的圆柱滚子,加工压力机公称压力达1600-2500kN,硬质合金模具往往因出现脆性断裂导致其提前失效,因而不再适用。

生产实践表明,采用新型高强韧性DM9冷冲模具钢制大尺寸圆锥滚子模具,高频炉热处理之后,其使用寿命为原Cr12MoV钢模具寿命的2-3倍以上,技术性能和经济效果优异。

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