顶尖质量问题的讨论.pdf

顶尖质量问题的讨论近期我公司的顶尖出现了不少的质量问题，如顶尖出现锻件内部缺陷、裂纹、硬度不均等，由于该零件属重要零部件，引起了公司的高度重视，现本人想对该质量问题做一些讨论， 提出一些自己的见解，以供参考我公司的顶尖所用材料为GCr15，该钢是一种合金含量较少、具有良好性能、 应用最广泛的高碳铬轴承钢， 经过淬火加回火后具有高而均匀的硬度、 良好的耐磨性、 高的接触疲劳性能， 冷加工塑性中等，切削性能一般，焊接性能差，对形成白点敏感性能大，有回火脆性由于 GCr15 的以上特性，要求我们在生产的各个环节严格控制好工艺，采取适当措施，才能有效提高产品的质量，避免零件出现问题顶尖的生产工艺一般为锻造、正火、球化退火、机械加工、局部表面淬火、回火、精磨加工等控制零件的质量问题应该从源头开始控制，首先就应该确保原材料的合格，由于非金属夹杂物的含量和分布对 GCr15 轴承钢的寿命影响很大，夹杂物量愈高，寿命就越短，对轴承钢的冶炼质量要求很高， 需要严格控制非金属夹杂物的含量和分布，以改善冶炼质量，所购热轧圆钢应进行低倍组织检查，经酸浸的试样应无缩孔、裂纹、皮下气泡、过烧、白点及有害夹杂物，合格级别应符合 GB/T 18254-2002的相关规定。

还应该严格控制其化学成分，特别是硫和磷的元素百分比含量不应大于0.025此外钢材应加工良好，表面不得有裂纹、折叠、拉裂、结疤和夹杂及其他对使用有害的缺陷接下来的锻造对顶尖的质量影响相当大铸造组织经过锻造方法热加工变形后由于金属的变形和再结晶，使原来的粗大枝晶和柱状晶粒变为晶粒较细、大小均匀的等轴再结晶组织， 使钢锭内原有的偏析、疏松、气孔、夹渣等压实和焊合，其组织变得更加紧密，提高了金属的塑性和力学性能， 锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件在锻造过程中如果工艺不当或者操作不当，会带来锻造缺陷， 产生韧性裂纹，所以应该正确地选择锻造比、合理的加热温度及保温时间、合理的始锻温度和终锻温度、 合理的变形量及变形速度， 以提高产品质量，其对降低成本也有很大关系球化退火主要适用于共析钢和过共析钢，如碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢等这些钢经轧制、锻造后空冷，所得组织是片层状珠光体与网状渗碳体，这种组织硬而脆，不仅难以切削加工，且在以后淬火过程中也容易变形和开裂 而经球化退火得到的是球状珠光体组织，其中的渗碳体呈球状颗粒，弥散分布在铁素体基体上，和片状珠光体相比， 不但硬度低，便于切削加工，而且在淬火加热时，奥氏体晶粒不易长大，冷却时工件变形和开裂倾向小，所以GCr15 在锻造后应进行球化退火。

同时由于GCr15 属于过共析钢，球化退火的加热温度为 Ac1+(20～40)℃或 Acm-(20～30)℃，保温后等温冷却或直接缓慢冷却，在球化退火时奥氏化是“不完全”的，只是片状珠光体转变成奥氏体， 及少量过剩碳化物溶解，因此，它不可能消除网状碳化物，所以为有效消除网状碳化物，在球化退火前还须先进行正火，将其消除，才能保证球化退火正常进行经过上述热处理后， GCr15胚件硬度降低，改善了切削加工性，提高了机械韧性， 并为接下来的淬火做好了组织准备，使得零件经表面感应淬火后， 淬火效果均一、减少淬火变形顶尖锥面采用的是电感应淬火，目的在于获得高硬度，高耐磨性的表面，而心部仍然保持原有的良好机械性能 钢中马氏体是铁基固溶体组织中最硬的相，正常淬火后获得细小马氏体组织，工艺过程包括加热、保温、冷却3 个阶段实际生产中，加热温度的选择要根据具体情况加以调整，过共析钢淬火温度为Ac1 温度以上 30～50℃，这温度范围处于奥氏体与渗碳体 (A+C)双相区因而过共析钢的正常的淬火仍属不完全淬火，淬火后得到马氏体基体上分布渗碳体的组织这种组织状态具有高硬度和高耐磨性 对于过共析钢，若加热温度过高，先共析渗碳体溶解过多，甚至完全溶解， 则奥氏体晶粒将发生长大，奥氏体碳含量也增加。

淬火后，粗大马氏体组织使钢件淬火态微区内应力增加，微裂纹增多，零件的变形和开裂倾向增加， 所以淬火锥面应检测其硬度值及其分布情况，如DLC180 40372 等顶尖的淬火锥面硬度要求为61±2HRC，应采用合理的工艺保证淬火后的效果，使得硬度均一且在要求范围内，减少裂纹的产生几率；同时由于奥氏体碳浓度高，马氏体点下降，残留奥氏体量增加， 使工件的硬度和耐磨性降低，奥氏体化获得的组织状态直接影响淬火后的性能，一般钢件奥氏体晶粒控制在5～8 级钢件淬火可以获得高硬度、高强度，但是马氏体的脆性很大，产生的表面残余应力会造成冷裂纹，因而不宜直接应用，还必须进行回火，消除冷裂纹磨削裂纹常发生在工件淬火、回火后磨削冷加工过程中，多数形成的微细裂纹与磨削方向垂直，深约0.05～1.0mm造成磨削裂纹的原因可能是原材料预处理不当，未能充分消除原材料块状、网状、带状碳化物和发生严重脱碳；最终淬火加热温度过高，发生过热，晶粒粗大，生成较多残余奥氏体； 在磨削时发生应力诱发相变，使残余奥氏体转变为马氏体，组织应力大，加上因回火不充分，留有较多残余拉应力，与磨削组织应力叠加， 或因磨削速度、进刀量大及冷却不当，导致金属表层磨削热急剧升温至淬火加热温度，随之磨削液冷却， 造成磨削表层二次淬火， 多种应力综合，超过该材料强度极限，便引起表层金属磨削裂纹。

为预防磨削裂纹的产生， 在保证之前的工序严格按照工艺执行的前提下，应该适当降低磨削速度、磨削量，磨削冷却速度，有效防止和避免磨削裂纹形成除此之外还应参照GB/T 6402-2008、JB/T 4730.3-2005、JB/T 4730.5-2005 及时对工件进行无损检测，工艺安排共分为三次：第一次为粗加工后进行，可采用超声波检测工件内部缺陷如缩孔、裂纹、皮下气泡、过烧、白点及有害夹杂物等；着色渗透检测工件表面缺陷如裂纹等表面开口性缺陷；第二次为锥面淬火后进行， 可采用着色渗透检测工件表面缺陷如淬火裂纹等；第三次为锥面精磨后进行， 此处工艺设计为射线探伤， 它是利用射线穿透物体来发现物体内部缺陷的探伤方法， 但是对于表面及近表面缺陷即使执行正确的探伤工艺，也不能保证检出， 有时甚至完全不能检出，且设备复杂笨重，对人的伤害极大，操作不慎会导致人员受到辐射，患白血病的概率增加，应该采用着色渗透检测工件表面缺陷如磨削裂纹等当然顶尖出现质量问题的其他的可能影响因素众多，如装配不当、人为失误、管理疏忽等都有可能给零件带来质量隐患如09 年6 月 25 号 DL180 40351 6＃尾架顶尖被检出锥面局部存在大量微裂纹，未采取任何措施， 近期准备发往一重的时候被再次检出，因此加强包括存在缺陷的零件在内的所有产品的管理十分重要且必要，可以对重要零件编上入库编号等特有的识别编号，方便对任何产品进行跟踪管理。

只有从工艺、 管理等各个方面采取有效的措施才能提高产品的质量。