10 типов трещин при закалке штампованной стали: анализ и решения | MachineMFG

10 типов трещин при закалке штампованной стали: анализ и решения

0
(0)

1. Продольная трещина

Трещины осевые, тонкие и длинные по форме.

При полной закалке штампа, то есть бесцентровой закалке, центр превращается в закаленный мартенсит с наибольшим удельным объемом, создавая тангенциальное растягивающее напряжение.

Чем выше содержание углерода штамповой стали, тем больше возникает тангенциальное растягивающее напряжение.

Когда растягивающее напряжение превышает предел прочности стали, образуются продольные трещины.

Образование продольных трещин усугубляется следующими факторами:

(1) Сталь содержит много S, P, Bi, Pb, Sn, As и других вредных примесей с низкой температурой плавления.

Когда стальной слиток При прокатке возникает серьезное продольное распределение сегрегации вдоль направления прокатки, что легко приводит к концентрации напряжений и образованию продольных закалочных трещин, или продольные трещины, образовавшиеся при быстром охлаждении после прокатки сырья, не обрабатываются и не удерживаются в изделии, что приводит к расширению и образованию продольных закалочных трещин;

(2) Продольные трещины легко образуются, если размер штампа находится в диапазоне чувствительных размеров закалочной трещины стали (опасный размер закалочной трещины углеродистой инструментальной стали составляет 8-15 мм, а опасный размер средней и низкой легированная сталь 25-40 мм) или выбранная закалочная охлаждающая среда значительно превышает критическую скорость охлаждения стали при закалке.

Профилактические меры:

(1) Складской контроль сырья должен проводиться строго, и сталь с вредными примесями, превышающими норму, не должна запускаться в производство;

(2) Вакуумная плавка, печное рафинирование или электрошлак Сталь для переплавочных штампов должна быть выбрана как можно лучше;

(3) процесс термообработки улучшается за счет использования вакуумного нагрева, нагрева в защитной атмосфере, нагрева в печи с полностью раскисленной соляной ванной, градуированной закалки и изотермической закалки;

(4) Переход от бесцентровой закалки к центральной закалке, т.е. неполной закалке, и получение более низкой бейнитной структуры с высокой прочностью и вязкостью может значительно снизить растягивающее напряжение и эффективно избежать продольного растрескивания и деформации штампа при закалке.

2. Поперечная трещина

Трещина характеризуется тем, что она перпендикулярна оси.

Для незакаленного штампа наблюдается большой пик растягивающего напряжения в переходной части между закаленной и незакаленной зонами.

При быстром охлаждении больших штампов легко образуются большие пики растягивающего напряжения.

Поскольку возникающее осевое напряжение больше тангенциального, образуются поперечные трещины.

Поперечная сегрегация S, P, Bi, Pb, Sn, As и других низких элементов температура плавления вредные примеси в модуле ковки или наличие поперечных микротрещин в модуле, а также образование поперечных трещин после закалки.

Профилактические меры:

(1) Модуль должен быть выкован разумно. Отношение длины к диаметру сырья, то есть коэффициент ковки, предпочтительно должен составлять 2-3.

Для штамповки используется двойной крест типа переменного направления.

После пяти высадок и пяти вытяжек проводится многократная огневая ковка, чтобы карбид и примеси в стали были мелкозернистыми и равномерно распределены по стальной матрице.

Структура кузнечных волокон распределяется ненаправленно вокруг полости, значительно улучшая поперечные механические свойства модуля, уменьшая и устраняя источник напряжения;

(2) Выберите идеальную скорость охлаждения и охлаждающую среду: быстрое охлаждение над Мисс Пойнт стали больше, чем критическая скорость охлаждения стали при закалке.

Напряжение, возникающее в результате переохлаждения аустенит в стали возникает термическое напряжение, в поверхностном слое - сжимающее напряжение, а во внутреннем слое - растягивающее напряжение, которые компенсируют друг друга, эффективно предотвращая образование трещин от термического напряжения.

Медленное охлаждение между Ms -Mf стали может значительно уменьшить организационное напряжение при формировании закалки мартенсит.

Когда сумма термических и соответствующих им напряжений в стали положительна (растягивающее напряжение), трещина легко затухает, а когда она отрицательна, трещина затухает с трудом.

Похожие статьи: Закалочная трещина по сравнению с ковочной трещиной по сравнению с шлифовальной трещиной

Полностью используйте тепловое напряжение, уменьшите напряжение фазового превращения и контролируйте общее напряжение, чтобы оно было отрицательным, что позволяет эффективно избежать поперечных закалочных трещин.

Органический закалочный материал CL-1 является идеальным закалочным материалом, который позволяет уменьшить и избежать деформации закалочного штампа и контролировать разумное распределение закалочного слоя.

Регулируя долю закалки CL-1 с различной концентрацией, можно получить различные скорости охлаждения и требуемое распределение закаленного слоя для удовлетворения потребностей различных штамповых сталей.

Похожие статьи: Какие материалы обычно используются для изготовления штампов?

3. Дуговые трещины

Он часто возникает при резком изменении формы углов штампа, вырезов, впадин и соединительных отверстий штампа, поскольку напряжение, возникающее в углах при закалке, в 10 раз превышает среднее напряжение гладких поверхностей.

Кроме того,

(1) Чем выше содержание углерода (C) и легирующих элементов в стали, тем ниже точка Ms стали.

Точка Ms уменьшается на 2 ℃, затем склонность к закалочному растрескиванию увеличивается в 1,2 раза, точка Ms уменьшается на 8 ℃, а склонность к закалочному растрескиванию увеличивается в 8 раз;

(2) Преобразование различных микроструктур и преобразование одной и той же микроструктуры в стали происходят в одно и то же время.

Из-за различных специфических допусков микроструктур возникают огромные структурные напряжения, которые приводят к образованию дугообразных трещин на границе раздела микроструктур;

(3) Если закалка не была проведена своевременно или закалка была недостаточной, остаточная аустенит в стали не полностью преобразуется, что сохраняется в рабочем состоянии для содействия перераспределению напряжений, или когда штамп находится в эксплуатации, остаточный аустенит подвергается мартенситному превращению для создания новых внутренних напряжений, и когда комплексное напряжение превышает предел прочности стали, образуются дугообразные трещины;

(4) Второй вид закаленной хрупкой стали закаливается медленно при высокой температуре после закалки, что приводит к осаждению P, S и других вредных примесей в стали по границе зерен, значительно снижая зернограничное сцепление и прочностную вязкость, увеличивая хрупкость и образуя дуговые трещины под действием внешней силы во время эксплуатации.

Профилактические меры:

(1) Улучшите конструкцию, сделайте форму симметричной, насколько это возможно, уменьшите резкое изменение формы, увеличьте технологическое отверстие и усиливающее ребро, или используйте комбинированную сборку;

(2) Скругленные углы заменяют прямые углы и острые углы, а также острые краясквозные отверстия заменяют глухие отверстия для повышения точности обработки и качества поверхности, уменьшения источников концентрации напряжений.

В местах, где невозможно избежать прямых углов, острых углов и острых кромок, глухих отверстий и т.д., а общие требования к твердости невысоки, для связывания или заполнения можно использовать железную проволоку, асбестовый канат, огнеупорный шлам и т.д., а для замедления охлаждения и закалки, предотвращения концентрации напряжений и образования дуговых трещин при закалке можно создать искусственные барьеры охлаждения;

(3) Закаленная сталь должна быть своевременно закалена для устранения части закалки внутреннее напряжение и предотвратить распространение закалочного напряжения;

(4) Закалка в течение длительного времени для повышения вязкости разрушения штампа;

(5) Полностью закаленные для получения стабильной структуры и свойств;

(6) Повторный отпуск может полностью преобразовать остаточный аустенит и устранить новые напряжения;

(7) Разумный отпуск может улучшить сопротивление усталости и всестороннее механические свойства стали части;

Формовая сталь со вторым типом отпускной хрупкости должна быть быстро охлаждена после высокотемпературного отпуска (водяное или масляное охлаждение) для устранения второго типа отпускной хрупкости и предотвращения образования дуговых трещин во время закалки.

4. Отслаивающиеся трещины

Когда штамп находится в эксплуатации, под действием напряжения закаленный слой отслаивается от стальной матрицы по частям.

Из-за различия удельных объемов поверхностной и центральной структур штампа в поверхностном слое при закалке возникают осевые и тангенциальные закалочные напряжения, в радиальном направлении - растягивающие напряжения, а внутри штампа происходят резкие изменения.

Трещины отслаивания образуются в узком диапазоне резких изменений напряжений, которые часто возникают в процессе охлаждения штампа после химико-термической обработки поверхностного слоя.

Поскольку химическая модификация поверхностного слоя отличается от трансформации стальной матрицы, расширение закаленного мартенсита во внутреннем и внешнем слоях происходит по-разному, что приводит к большим напряжениям трансформации. 

В результате слой химической обработки отслаивается от матрицы.

Например, пламя упрочнение поверхности слой, слой высокочастотной поверхностной закалки, слой науглероживания, слой карбонитрирования, слой азотирования, слой борирования, слой металлизации и т.д.

Не следует быстро закаливать химический слой после закалки, особенно при закалке при низкой температуре ниже 300 ℃ и быстром нагреве, что приведет к образованию растягивающих напряжений в поверхностном слое и сжимающих напряжений в центре стальной матрицы и переходного слоя.

Когда растягивающее напряжение превышает сжимающее, химический слой вытягивается и сдирается.

Профилактические меры:

(1) Концентрация и твердость химического инфильтрационного слоя штамповой стали должны медленно уменьшаться от поверхности к внутренней части, а сила сцепления между инфильтрационным слоем и матрицей должна быть увеличена.

Диффузионная обработка после инфильтрации позволяет сделать слой химической инфильтрации и переход матрицы однородными;

(2) Перед химической обработкой штамповой стали, диффузионный отжигСфероидизирующий отжиг, закалка и отпуск должны быть проведены для полного уточнения первоначальной структуры, что может эффективно предотвратить и избежать трещин отслаивания и обеспечить качество продукции.

5. Трещины в сетке

Глубина трещины относительно небольшая, обычно около 0,01-1,5 мм, лучистая, прозванная трещиной.

Основными причинами являются:

(1) Сырье имеет глубокий обезуглероживание слой, который не удаляется при холодной резке, или готовая форма нагревается в печи с окислительной атмосферой, чтобы вызвать окислительное обезуглероживание;

(2) Структура обезуглероженного металла поверхности штампа отличается от содержания углерода и удельного объема мартенсита в стальной матрице.

Обезуглероженная поверхность стали создает большое растягивающее напряжение во время закалки.

Поэтому на поверхности металла часто образуются трещины в виде сети вдоль границы зерен;

(3) Сырьевой материал - крупнозернистая сталь. Исходная структура крупнозернистая, в ней присутствует массивный феррит, который невозможно устранить обычной закалкой.

Она остается в закалочной структуре, или контроль температуры неточный, прибор выходит из строя, структура перегревается или даже перекаливается, зерно огрубевает, теряется сила сцепления границ зерен.

При закалке и охлаждении штампа карбид стали осаждается по границе зерен аустенита, прочность границ зерен значительно снижается, вязкость низкая, а хрупкость большая.

Под действием растягивающего напряжения вдоль границы зерен образуется сетчатая трещина.

Профилактические меры:

(1) Химический состав, металлографическая структура и дефектоскопия сырья должны быть строго проверены, и неквалифицированное сырье и крупнозернистая сталь не должны использоваться в качестве штамповых материалов;

(2) Следует выбирать мелкозернистую сталь и сталь для вакуумной электропечи, а перед производством перепроверять глубину обезуглероженного слоя сырья.

Припуск на холодную резку должен быть больше, чем глубина слоя обезуглероживания;

(3) Разработать передовой и разумный процесс термообработки, выбрать микрокомпьютерный прибор контроля температуры с точностью контроля ± 1,5 ℃, и регулярно калибровать прибор на месте;

(4) Вакуумная электропечь, печь с защитной атмосферой и печь с полностью раскисленной соляной ванной используются для окончательной обработки формованных изделий, чтобы эффективно предотвратить и избежать образования сетевых трещин.

6. Трещины при холодной обработке

Большинство штамповых сталей являются средне- и высокоуглеродистыми легированными сталями.

После закалки часть переохлажденного аустенита не превращается в мартенсит и остается в виде остаточного аустенита в процессе эксплуатации, что влияет на эксплуатационные характеристики.

Если температура ниже нуля и охлаждение продолжается, то сохранившийся аустенит может подвергаться мартенситному превращению.

Поэтому суть лечения холодом заключается в закаливании.

Накладываются закалочное напряжение при комнатной температуре и закалочное напряжение при нулевой температуре.

Когда наложенные напряжения превышают предел прочности материала, образуется трещина при холодной обработке.

Профилактические меры:

(1) Перед закалкой и охлаждением штамп должен быть проварен в кипящей воде в течение 30-60 минут для устранения 15% - 25% закалочного внутреннего напряжения и стабилизации остаточного аустенита.

Затем штамп должен быть подвергнут обычной охлаждающей обработке при температуре - 60 ℃ или криогенной обработке при температуре - 120 ℃.

Чем ниже температура, тем больше остаточного аустенита будет превращаться в мартенсит, но завершить превращение невозможно.

Эксперимент показал, что около 2% - 5% остаточного аустенита сохраняется, и небольшое количество остаточного аустенита может быть сохранено по мере необходимости для снятия напряжения.

Он играет роль буфера. Поскольку остаточный аустенит мягкий и прочный, он может частично поглощать энергию быстрого расширения при мартенситизации и ослаблять напряжение превращения;

(2) После обработки холодом, выньте форму и поместите ее в горячую воду для повышения температуры, что может устранить 40% - 60% стресс от холодной обработки.

Когда температура поднимается до комнатной, ее следует вовремя закалить.

Напряжение при холодной обработке должно быть дополнительно устранено, чтобы избежать образования трещин при холодной обработке, получить стабильные организационные характеристики и обеспечить отсутствие деформации формованных изделий при хранении и использовании.

7. Трещины при шлифовании

Она часто возникает в процессе холодной шлифовки после закалки и отпуска изделий из штампа.

Большинство образовавшихся микротрещин расположены перпендикулярно направлению шлифовки и имеют глубину около 0,05-1,0 мм.

(1) Неправильная предварительная обработка сырья, неспособность полностью удалить массивные, сетчатые и полосчатые карбиды из сырья и серьезное обезуглероживание;

(2) Температура нагрева при окончательной закалке слишком высока, происходит перегрев, зерно становится крупным, образуется больше остаточного аустенита;

(3) Во время шлифования происходит фазовое превращение, вызванное напряжением, которое преобразует остаточный аустенит в мартенсит.

Структурное напряжение велико. Кроме того, из-за недостаточного отпуска остается много остаточных растягивающих напряжений, которые накладываются на структурные напряжения при шлифовании, или из-за большой скорости шлифования, скорости подачи и неправильного охлаждения теплота шлифования металлическая поверхность резко повышается до температуры закалочного нагрева, затем шлифовальная жидкость охлаждается, что приводит к вторичному закаливанию шлифовальной поверхности, которое представляет собой комбинацию многочисленных напряжений.

Если предел прочности материала превышен, на поверхности металла появляются шлифовальные трещины.

Профилактические меры:

(1) Сырьевые материалы подвергаются многократной модификации и ковке с двойной крестообразной формой с переменным направлением расстроповки и вытяжки.

После четырех распрямлений и четырех вытяжек структура ковочного волокна симметрично распределяется в волнистой форме вокруг полости или оси.

Конечное высокотемпературное отходящее тепло используется для закалки, а затем для высокотемпературного отпуска, который позволяет полностью устранить блочные, сетчатые, полосчатые и цепные карбиды и рафинировать карбиды до 2-3 уровней;

(2) Разработать усовершенствованный процесс термической обработки, чтобы контролировать содержание остаточного аустенита при окончательной закалке, не превышающее установленный стандарт;

(3) Закалка и устранение закалочных напряжений своевременно после закалки;

(4) Правильное снижение скорости шлифования, количества шлифования и скорости охлаждения шлифования может эффективно предотвратить и избежать образования трещин при шлифовании.

8. Трещины при резке проволоки

Эта трещина возникает в процессе резки в режиме онлайн закалка и отпуск модуль.

Этот процесс изменяет состояние распределения поля напряжений в металлическая поверхность слой, средний слой и центр.

Закалочное остаточное внутреннее напряжение выходит из равновесия и деформируется, а в определенной области возникает большое растягивающее напряжение.

Когда это растягивающее напряжение становится достаточно большим, чтобы иссушить предел прочности материал штампаЭто приводит к образованию трещин.

Трещина имеет форму хвоста дуги и представляет собой трещину жесткого метаморфического слоя.

Эксперимент показал, что процесс резки проволоки представляет собой частичный высокотемпературный разряд и быстрое охлаждение, что делает металлическая поверхность формируют дендритный затвердевший слой литой структуры, создавая растягивающее напряжение 600-900 МПа и белый слой вторичного закаливания толщиной 0,03 мм с высоким напряжением.

Причины возникновения трещин:

(1) В сырьевых материалах наблюдается серьезная сегрегация карбида;

(2) Инструмент не работает, температура нагрева при закалке слишком высока, зерно крупное, что снижает прочность и вязкость материала и увеличивает хрупкость;

(3) Закаленные заготовки не подвергаются своевременному закаливанию, и закаливание не является достаточным, а чрезмерное остаточное внутреннее напряжение и новое внутреннее напряжение, образующееся во время резки проволоки, приводят к образованию трещин при резке проволоки.

Профилактические меры:

(1) Строго проверяйте сырье перед складированием, чтобы убедиться, что организационный состав сырья соответствует требованиям.

Перед запуском в производство некондиционное сырье необходимо подвергнуть ковке для разрушения карбидов, чтобы химический состав и металлографическая структура соответствовали техническим условиям.

Перед термической обработкой модулей готовые изделия должны быть подвергнуты закалке, отпуску и резке проволокой после определенного количества шлифовки;

(2) Калибровка прибора перед входом в печь, выбор микрокомпьютера для контроля температуры, с точностью контроля температуры ± 1,5 ℃, вакуумная печь и печь с защитной атмосферой для нагрева, и строго предотвратить перегрев и окислительное обезуглероживание;

(3) Градуировочная закалка, изотермическая закалка и своевременный отпуск после закалки, многократный отпуск, полностью устраняющий внутренние напряжения, создающий условия для резка проволоки;

(4) Разработать научный и обоснованный процесс резки проволоки.

9. Усталостный излом

Когда штамп находится в эксплуатации, микроусталостные трещины, образовавшиеся под многократным воздействием переменных напряжений, медленно расширяются, что приводит к внезапному усталостное разрушение.

(1) Имеются трещины, самостоятельные пятна, порыВ сырьевых материалах встречаются рыхлость, неметаллические включения, сильная сегрегация карбидов, полосчатая структура и массивные свободные ферритные металлургические дефекты, которые нарушают непрерывность структуры матрицы и формируют неравномерную концентрацию напряжений.

112 в стальной слиток не была устранена, что привело к образованию белых пятен при прокатке.

В стали присутствуют Bi, Pb, Sn, As, S, P и другие вредные примеси.

P в стали легко вызывает холодную хрупкость, а S - горячую хрупкость.

Если содержание вредных примесей S, P превышает норму, они легко образуют источник усталости;

(2) Слишком толстый, слишком высокий уровень концентрации, слишком толстый, слишком поверхностный закаленный слой и низкая твердость переходной зоны могут привести к резкому снижению усталостная прочность материалов;

(3) Если поверхность штампа имеет грубую обработку, низкую точность, плохую отделку, а также линии ножа, надписи, царапины, синяки, коррозионные ямы и т.д., это также легко может привести к концентрации напряжений и усталостное разрушение.

Профилактические меры:

(1) Строгий отбор материалов, обеспечение материалов и контроль содержания Pb, As, Sn и других примесей с низкой температурой плавления, а также S, P неметаллические примесей, не превышающих установленный стандарт;

(2) Проверка материалов должна проводиться до начала производства, а некачественное сырье не должно запускаться в производство;

(3) Для упрочнения поверхности штампа дробью выбирается сталь электрошлакового переплава с высокой чистотой, меньшим количеством примесей, однородным химическим составом, мелким зерном, небольшим количеством карбидов, хорошими изотропными свойствами и высокой усталостной прочностью упрочнение и химической инфильтрации поверхности, так что поверхность металла предварительно прессуется, чтобы компенсировать растягивающее напряжение, возникающее во время работы штампа, и улучшить усталостную прочность поверхности штампа;

(4) Повышение точности обработки и чистоты поверхности штампа;

(5) Улучшение структуры и свойств химического слоя и упрочненного слоя, а также использование микрокомпьютера для контроля толщины, концентрации и толщины упрочненного слоя химического слоя.

10. Коррозионное растрескивание под напряжением

Эта трещина часто возникает в процессе эксплуатации.

Металлическая форма трескается из-за химической реакции или процесса электрохимической реакции, что приводит к повреждению и коррозии структуры от поверхности до внутренней части.

Это называется коррозионным растрескиванием под напряжением.

Коррозионная стойкость штамповой стали отличается из-за различий в структуре после термической обработки.

Наиболее устойчивой к коррозии структурой является аустенит (А), а наиболее легко поддающейся коррозии - троостит (Т), который в свою очередь представляет собой феррит (F) - мартенсит (М) - перлит (Р) - сорбит (S).

Поэтому Т-образная структура не подходит для термообработки штамповой стали.

Несмотря на то, что закаленная сталь была отпущена, из-за недостаточного отпуска внутреннее напряжение при закалке все еще сохраняется в большей или меньшей степени.

Когда пресс-форма находится в эксплуатации, под действием внешней силы в ней возникают новые напряжения.

Коррозионные трещины под напряжением возникают при любом напряжении в металлической форме.

Профилактические меры:

(1) После закалки штамповая сталь должна быть своевременно, полностью и многократно закалена, чтобы устранить внутреннее напряжение, вызванное закалкой;

(2) Как правило, после закалки не следует закаливать штамповую сталь при температуре 350-400 ℃.

Поскольку при этой температуре часто возникает Т-структура, штамп с Т-структурой следует подвергнуть повторной обработке, а для повышения коррозионной стойкости штамп следует обработать средством против ржавчины;

(3) Горячий рабочий штамп должен быть предварительно нагрет при низкой температуре перед обслуживанием, а холодный рабочий штамп должен быть закален при низкой температуре для устранения напряжения после этапа обслуживания, что может не только предотвратить и избежать появления коррозионных трещин под напряжением, но и значительно увеличить срок службы штампа, убить двух зайцев одним выстрелом, и может достичь значительных технических и экономических преимуществ.

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 0 / 5. Количество оценок: 0

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Так как вы нашли эту публикацию полезной...

Подписывайтесь на нас в соцсетях!

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх