二维码
分享按钮
QC检测仪器网|www.qctester.com
首页: 产品中心: 资讯频道: 展会频道: 市场研究: 供求信息: 新品介绍: 企业名录: 技术文章: 检测机构
专家解答: 学会协会: 行业资料: 电子样本: 期刊书库: 资料下载: English: QC视频: QC杂志: QC访谈: 邮寄现场
注册会员 会员中心
登陆企业
仪器搜索
热门关键字: 量仪量具  无损检测  物理测试  力学测试  材料试验  光学仪器  设备诊断监测  表面处理检测  环境检测  化学分析  实验室仪器  仪表类  超声波探伤仪
您现在的位置:首页 >  技术文章  > 20CrMnTi十字头销外圆表面微裂纹分析

20CrMnTi十字头销外圆表面微裂纹分析

http://www.qctester.com/ 来源: 本站原创  浏览次数:2948 发布时间:2016-1-11 QC检测仪器网

  3D-Z往复泵十字头销经过最终热处理、磨床磨削后,有8件在外圆表面出现肉眼可见的微裂纹(龟裂)。该十字头销材料为20CrMnTi,工艺路线为锻造毛坯→正火→粗车→超声波探伤→精车外圆、内孔、两端面及止口→外圆表面渗碳→正常化处理→喷砂→淬火→回火→磨外圆→磁粉探伤。为了查清十字头销外圆表面微裂纹产生的真正原因,本文选取2件从宏观形貌、化学成分、金相显微组织、磨削试验等方面对其进行了分析。

1  试验结果与分析

1.1宏观形貌及尺寸检验

1)对十字头销进行整体清洗,可发现同一视场内微裂纹均占十字头销外圆表面积的3/4左右,且与轴线成约30°角,至一侧端面倒角处明显加深,如图1(1)所示;其余1/4外圆表面无微裂纹且位于另一端面附近,但可见车削刀痕和氧化皮,说明该部位磨床磨削时未与砂轮接触,如图1(2)所示,在经着色探伤、低倍组织后微裂纹十分明显,如图1(3)、1(4)所示。

2) 对十字头销一侧端面及止口进行观察,可见①端面外圆止口壁厚明显不同,经游标卡尺测量一侧为5.70mm,另一侧为4.50mm;②外圆端面内外侧倒角一侧较宽,一侧明显较窄,如图1(5)所示。

3)把十字头销装夹在车床上以外圆进行找正,发现该十字头销止口与外圆轴线不同轴、止口底端面与外圆轴线不垂直,在经车床车削后,止口处可见端面一侧非常光洁,另一侧明显留有痕迹,说明此侧未被加工到,如图1(5)所示。

    

 

            (1)                              (2)

 

 

(3)                  (4)                   (5) 

图1  十字头销的宏观形貌

1.2化学成分分析

在十字头销表面沿径向采用电火花线切割方法切一平面,离开表面在壁厚中间选择两点,用PMI-MASTER PRO移动式全谱火花直读光谱仪进行化学成分检测。结果见表1,显然,其化学成分符合GB/T3077-1999《合金结构钢技术条件》标准中20CrMnTi要求。故应排除由于材料成分不符合要求而造成裂纹这一因素。 

表1  20CrMnTi十字头销的化学成分(质量分数,%)

元素

C

S

Si

Mn

P

Cr

Ti

实测值1

0.203

0.008

0.246

0.994

0.011

1.14

0.076

实测值2

0.199

0.008

0.251

0.987

0.011

1.13

0.079

标准值

0.17~0.23

≤0.035

0.17~0.37

0.80~1.10

≤0.035

1.00~1.30

0.04~0.10

 

1.3金相显微分析

从十字头销有裂纹部分和无裂纹部分靠近各自端面沿径向,切割两块30×20×20mm长方形块,并按制样规范制备金相试样,分别标记为试样1、试样2。用4﹪硝酸酒精侵蚀后,在光学显微镜下观察。

试样1,如图2(1)、2(2)所示,图2(1)为渗碳区靠近外圆处的显微组织:回火马氏体+块状碳化物;渗碳层深度约1.0mm,不符合图纸≥1.20mm标准要求。图2(2)为心部显微组织:铁素体+珠光体,晶粒度6~7级,属于正常化后的组织形态,符合锻件标准的正火组织要求。

试样2,如图2(3)、2(4)所示,图2(3)为渗碳区靠近外圆处的显微组织:回火马氏体+块状碳化物;渗碳层深度约2.0mm,符合图纸≥1.20mm标准要求。图2(4)为心部显微组织:铁素体+珠光体,晶粒度6~7级,符合锻件标准的正火组织要求。            

 

 

 

图2   十字头销试样的显微组织    ×100

2  结论与建议

依据上述分析可知,化学成分和热处理不是十字头销外圆表面产生微裂纹的直接原因。

1)由宏观形貌观察及尺寸检验可知,十字头销在加工过程中,车完一头止口与外圆后,在倒个车另一头止口时,没有以外圆找正,导致该止口与外圆轴线不同轴,该止口底端面与外圆轴线不垂直,形成一面厚,一面薄;另外,通过止口上的倒角一侧宽,一侧窄这一现象,同样可以说明加工时没有找正。

2)根据金相显微组织观察发现,试样1渗碳层厚度约1.0mm,试样2渗碳层厚度约2.0mm,说明该十字头销在磨床磨削外圆表面时,十字头销外圆轴线与磨床装夹轴线(或定位止口轴线)不同轴,造成偏磨,所以渗碳层厚度存在明显差异。

由1)、2)可知,十字头销车削加工过程中,倒个后没有找正,导致两止口共公轴线与外圆轴线不同轴;在渗碳、淬火、回火后,磨床装夹时,也没有进行找正,造成砂轮工作面与外圆母线倾斜,这样磨削时砂轮工作面受力不均,由于倾斜的存在,形成一个原本应该没有的轴向分力,这个分力在磨削过程中对外圆造成挤压,且倾斜角、吃刀量越大分力越大,加之轴向进给速度较快(这从裂纹呈现有规则的30°角可以看出来),最终导致十字头销外圆表面形成磨削裂纹。由于不同轴,造成十字头销外圆某些部位因为倾斜过大,没有磨着,仍保留有车削痕迹,而这一部分着色探伤显示没有裂纹,侧面证明裂纹与热处理及前期加工无直接关系。

为了证实上述观点,我们做了磨削试验:

1)先在车床上对十字头销止口进行了修正,保证其两端面止口与外圆轴线同轴,止口底端面与外圆轴线垂直。

2)以两止口定位,外圆找正后,对该十字头销外圆中间部位进行磨床浅磨试验,每次磨去约0.05mm,用着色剂探伤进行观察。经5次浅磨后还可见轻微裂纹,再次对该部位进给0.02mm磨削后,用着色剂探伤显示该部位裂纹消失。如图3所示。实验证明:只要加工方法正确,十字头销外圆表面就不再出现裂纹。

图片1

图3 十字头销磨削试验后的外圆表面

鉴于以上因素,提出以下建议:

1)在加工工艺中详细规定磨削前十字头销的装夹找正方法及每次吃刀量、进给速度大小。

2)操作人:应按工艺基准找正后再加工;及时检查、修整砂轮,保证工作面与轴线平行、锋利;控制吃刀量、进给速度,不得超出工艺要求。

3)检查员:十字头销转热处理前,应检查各项尺寸、精度是否符合工艺要求,不符合应责令返工或返修。磨削前,应跟序检查,装夹找正是否正确。

后来,又重新加工8件十字头销,未再出现微裂纹。
 

(山东省潍坊生建机械有限责任公司  庄  森)

 相关信息

意见箱:
       
如果您对我们的稿件有什么建议或意见,请发送意见至qctester@126.com(注明网络部:建议或意见),或拨打电话:010-64385345转网络部;如果您的建设或意见被采纳,您将会收到我们送出的一份意见的惊喜!

①凡本网注明“来源:QC检测仪器网”之内容,版权属于QC检测仪器网,未经本网授权不得转载、摘编或以其它方式使用。
②来源未填写“QC检测仪器网”之内容,均由会员发布或转载自其它媒体,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责,且不承担此类作品侵权行为的直接或连带责任。如从本网下载使用,必须保留本网注明的“稿件来源”,并自负版权等相关责任。
③ 如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起两周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。

热点新闻 行业资讯 政策法规
市场研究 行业资料 技术讲座
展会知识 战略合作 技术标准
展会资讯 更多 
遇见未来实验室,共探科技新纪元 20
VisionChina2025(上海
AMTS & AHTE South
科技盛典,洞“析”奥秘 2024慕尼
2024 慕尼黑上海分析生化展 逛
距离2025最近的一场电子信息行业盛
观众登记启动|优解制造未来,锁定20
聚力向新,抢抓3月机床采购季
开幕倒计时8天,第104届中国电子展
2024慕尼黑上海分析生化展 | 展
矩阵
行业资讯 更多 
“点亮梦想之光”青少年科教公益行进博
进博快报 | 瑞典商会领导嘉宾到访海
擎画未来 千人齐聚「蔡司全球质量创新
“组合拳”出击!突破电池膜球面高精度
数字驱动产业升级 | 第四届产品数字
创新交锋 蔡司全球质量创新峰会剧透第
30周年 | InnovMetric
守护生命之盾:医疗器械行业的质量精准
海克斯康亮相航空计量测试与检验检测发
航空业案例 | 三维扫描和增强现实技
权威!海克斯康QUINDOS软件荣获
2024年《财富》中国科技50强公布
热销仪器
检测仪器 检验仪器 测量仪器 测试仪器 无损检测 无损探伤 材料检测 材料试验 检测材料 几何量仪器
邮箱:(E-mail)QCtester#126.com   京ICP备12009517号-5  | 京公网安备11010502024614
北京考斯泰仪器信息有限公司   电  话:(Tel)010-58440895 /   
Copyright © 2009 QCtester.com Inc.All Rights Reserved. GoogleSitemap QC检测仪器网 版权所有
检测仪器备案信息  检测仪器行业  测量仪器  检测网