高速鋼絲錐、板牙是廣泛用于瑪鋼管件、不銹鋼管件、閥門、石油機械、壓力容器等各種機械零件內外縲紋加工的高效加工工具。由于被加工件強度高或被加工件質量不穩定,再加上絲錐、板牙制造過程中出現的一些問題,往往導致機用絲錐、板牙的早期失效。機用絲錐、板牙的主要失效形式包括斷裂、崩刃、磨損等。由于以這三種方式失效的絲錐、板牙都遠未達到正常的使用壽命,因此造成較大的經濟損失?,F分別進行分析。
1.斷裂
斷裂主要發生在絲錐上(板牙較少發生斷裂),一般是沿絲錐整個橫截面裂開。筆者通過對大量絲錐斷裂失效案例的分析,認為絲錐斷裂的主要原因有以下幾個方面。
(1)焊接不良
為節省昂貴的高速鋼,絲錐柄、刃分別采用45鋼與高速鋼經摩擦對焊而成。大量的絲錐斷裂是由于焊接不牢造成的。絲錐的焊接質量主要由焊接摩擦壓力、摩擦時間、頂鍛壓力及頂鍛時間決定。摩擦階段要使45鋼和高速鋼接觸面上的低熔點化合物等有害雜質都被擠出,最后在適當的頂鍛壓力下擠壓在一起。
焊接時,由于45鋼在高溫下強度很底,在摩擦壓力下會產生很大的壓縮變形,形成很大的翻邊;而高速鋼由于有足夠強度使翻邊很小,這就使待焊表面高速鋼一側的低熔點化合物未被完全擠出,焊后容易產生裂紋,在絲錐使用過程中裂紋擴展造成斷裂。
此外,絲錐焊接后如果消除應力不及時,也很容易在熱影響區產生斷裂。
因此,在生產中我們采用在45鋼一端加保護套的方法解決上述問題。由于保護套限制了45鋼被過量壓縮,保證了焊接時摩擦壓力傳遞到高速鋼一側,使其翻邊增大,接觸面上的有害雜質被擠出來,焊接很牢固。同時焊接后要立即將絲錐投入到保溫爐中退火,以消除焊接應力。
?。?)結構不合理
若絲錐結構設計不合理也會造成斷裂。
?、俳z錐有效截面積過小,導致單位截面積承載力過大,超過絲錐強度極限時發行的斷裂。
②絲錐截面過渡處尺寸差別太大或沒有設計過渡圓角導致應力集中,使用時易在應力集中處發生斷裂。柄、刃交界處的截面過渡處離焊口距離太近,導致復雜的焊接應力與截面過渡處的應力集中相迭加,產生較大的應力集中,導致絲錐在使用中斷裂。
?。?)熱處理工藝不當
絲錐熱處理時,若淬火加熱前不經預熱、淬火過熱或過燒、不及時回火及清洗過早都有可能導致絲錐產生裂紋。
?。?)使用不當
絲錐在使用中遇到高硬工件、尺寸不規范工件或加工時絲錐與被加工件不同心,導致扭力過大,也可能導致絲錐折斷。
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