冷镦钢线材质量缺陷控制

冷镦钢线材质量缺陷控制发布于：2010-3-910:48:10作者/来源：吴先华【字体：小大】【加入收藏】【关闭窗口】吴先华，宋豪锟，王玉虎（南钢公司高线厂，江西南昌330012）摘要：冷镦钢线材一般用低、中碳优质碳素结构钢和合金钢生产，生产过程中采用控轧控冷工艺技术，要求产品表面不得有裂纹、折叠、划伤、耳子、冷镦开裂等缺陷存在，其最终的性能要保证有足够的强度和良好的韧性和塑性。关键词：控轧控冷；折叠；划伤；冷镦开裂中图分类号：TG142文献标识码：A文章编号：1671-8089（2009）12-0068-02一、引言冷镦钢线材的钢种一般为低、中碳优质碳素结构钢和合金钢，它是一种在室温条件下，利用金属塑性，采用冷镦加工成型工艺生产互换性较高的标准件用钢，主要用于制造螺栓、螺母、螺钉、自攻螺钉等紧固件和各种冷镦成形的零配件。它广泛应用于汽车、机械设备、建筑和电器等行业领域。二、冷镦钢常见质量缺陷冷镦钢线材质量控制的特点不同于对应的低、中碳素结构钢线材，其最终的性能要保证有足够的强度和良好的塑性和韧性，其金相组织为铁素体加珠光体，常见的成品质量缺陷为裂纹、折叠、划伤、结疤、分层、夹杂等，在冷镦机上镦制时，有时在毛坯上会出现表面裂纹，即产生冷镦开裂，在标准件生产中，存在一个常温下以镦粗变形为主的工艺过程，材料局部变形大，变形速度快，表面容易产生裂纹，冷镦钢冷顶锻开裂主要有三种类型：夹杂裂纹、划伤裂纹和折叠裂纹，夹杂裂纹的特征是在钢材或零件表面有小米粒大小的“掉肉”，留下小坑，显微镜下的氧化物夹杂，划伤裂纹的特征是沿纵向较深，裂纹深处有氧化、脱碳，折叠裂纹在钢材或零件两侧对称出现，且多为纵向裂纹，裂纹内壁有轻微氧化、脱碳。三、原因分析（一）坯料质量及加热制度对冷镦性能的影响。1.坯料质量检查。连铸坯的断面边长允许偏差为±4.0mm，坯料定尺长度偏差+50mm；连铸坯的对角线长度之差要求不大于6mm，连铸坯的弯曲度要求每米不大于20mm；连铸坯表面不得有肉眼可见的裂纹、重接、翻皮、结疤、夹杂、深度或高度大于3mm的划痕、压痕、擦伤、气孔、皱纹、冷濺、耳子、凸块、凹块和深度大于2mm的发纹，横截面不得有缩孔和皮下气孔。2.炉温控制。钢种炉温（℃）进第1架轧机温度（℃）均上均下加工上加工下冷镦钢1050～12001070～12201050～12001070～12201010±30同钢坯的表面温差在长度方向上两端中间高30℃，断面温差小于30℃，钢坯出炉，用高压水除鳞，水压≥180Mpa。如果坯料表面质量有严重缺陷或炉温控制不当，在生产过程中难以得到完全消除，则容易造成在材料表面形成冷顶锻过程中的裂纹源。（二）控轧工艺措施对产品冷镦性能的影响。1.设备与备件的加工精度、安装质量对冷镦性能的影响。（1）1#、2#、3#飞剪的前后导槽、活套装置的活套架与起套压套轮、空过导槽、吐丝管与吐丝盘、风冷辊道与导向轮、布卷器鼻锥与集卷筒、双芯棒等，如果加工精度不高，安装不到位或维护保养不当，造成设备与轧件产生剧烈摩擦，极易在轧件表面产生划伤。（2）导卫插件内表面有台阶或尖角毛刺、导轮不转或转动不灵活、导卫或导槽或空过导管不对中轧制线或磨损严重等，在线材高速经过时，摩擦线材表面易造成表面划伤。线材表面的划伤会导致线材在后续冷镦加工中因为划伤尖端处的应力集中，而在划伤处开裂或断裂。2.生产调整对产品冷镦性能的影响。高线的生产调整是影响高线冷镦性能的主要因素，若轧制生产调整不当，使得产品在轧制过程中产生折叠或划伤，破坏产品的表面，就容易形成顶锻开裂的裂纹源。如果轧制压下量调整过大，或轧制张力调整不当，或轧制中心线调整偏差较大，或导卫开口度调整不合适，或轧制孔型轴向调整不当（错辊）等等，都容易在轧制过程中产生双边或单边耳子，后面轧制道次如不能消除，将产生成品折叠，导致其在冷顶锻时开裂。3.控冷工艺措施对线材产品性能的影响。钢种规格进NTM温度（℃）进RSM温度（℃）吐丝温度（℃）风冷辊道保温罩风冷辊道风机冷镦钢Φ6.5960±30875±30750±20头、尾两个打开其余全关全关Φ8930±30865±30750±20Φ10895±30860±30750±20在控制轧制中，冷轧温度是决定奥氏体晶粒度的主要参数之一，它通过对奥氏晶粒度的影响而影响到相变过程中的组织转变和转变产物的形貌，终轧温度对奥氏体晶粒度的影响规律是：终轧温度高，晶粒粗大；终轧温度低，晶粒细小。由于轧制速度较高，线材在预精轧机、精轧机、减定径机组轧制时一直是升温状态。一般通过水箱穿水冷却和水冷导卫冷却的方式，将线材进NTM温度、进RSM温度、吐丝温度控制到合理的工艺温度。吐丝温度是控制相变开始温度的关键参数，吐丝温度的高低直接影响过冷奥氏体的稳定性，因而对性能产生重要的影响，其主要从两个方面影响产品的性能：1）过冷奥氏体的出现。由于线材在穿水冷却时速度较大，线材上温度梯度大，冷却极不均匀，若吐丝温度过低，容易使线材表面出现过冷奥氏体，若空冷速度不合理，会促成上贝氏体或马氏体的产生，严重破坏材料的组织结构，降低材料的塑性和韧性。2）晶粒的异常长大。若吐丝温度过高，在较高的温度下，发生组织的回复和再结晶，若保温时间较长，材料内部发生高温下奥氏体晶粒异常长大的现象，促进魏氏体的生成，也会影响材料的塑性。线材吐丝成卷后的冷却速度也是影响产品质量的关键，主要通过控制斯太尔摩运输机上的辊道速度、风机和保温罩的开启位置来共同实现。线材在相变温度附近的不同冷却速度可以得到不同的奥氏体转变组织，冷却速度过快，出现过冷奥氏体之后高温转变会产生上贝氏体，低温转变会产生马氏体组织，异常长大的高温奥氏体组织，在冷却速度较快时还会促进魏氏体组织的生成，这些不良组织的出现会严重恶化材料组织，降低材料的塑性和韧性，从而影响产品的性能。四、结论通过对冷镦钢质量缺陷的原因分析，为进一步改进线材轧制工艺，提高冷镦钢产品质量，提供了一定的依据。精密精良的设备、精心精细的操作、科学严格的工艺，是产品质量得以保证的三大法宝。参考文献：[1]高速轧机线材生产.治金工工业出版社[2]轧钢基础知识.治金工工业出版社减少模具磨削加工缺陷的措施发布：2008-10-1514:19:08来源:模具网浏览300次编辑：abihau减少磨削加工缺陷的措施包括:①合理选择磨削用量，采用径向进给量较小的精磨方法甚至精细磨削。如适当减少径向进给量及砂轮速度、增大轴向进给量，使砂轮与工件接触面积减少，散热条件得到改善，从而有效地控制表层温度的提高。②合理选择和修整砂轮，采用白刚玉的砂轮较好，它的性能硬而脆，且易产生新的切削刃，因此切削力小，磨削热较小，在粒度上使用中等粒度，如46～60目较好，在砂轮硬度上采用中软和软(ZR1、ZR2和R1、R2)，即粗粒度、低硬度的砂轮，自励性好可降低切削热。精磨时选择适当的砂轮十分重要，针对模具钢材的高钒高钼状况，选用GD单晶刚玉砂轮比较适合，当加工硬质合金、淬火硬度高的材料时，优先采用有机粘结剂的金刚石砂轮，有机粘结剂砂轮自磨性好，磨出的工件粗糙度可达Ra0.2μm，近年来，随着新材料的应用，CBN(立方氮化硼)砂轮显示出十分好的加工效果，在数控成型磨床、坐标磨床、CNC内外圆磨床上精加工，效果优于其它种类砂轮。在磨削加工中，要注意及时修整砂轮，保持砂轮的锐利，当砂轮钝化后，会在工件表面滑擦、挤压，造成工件表面烧伤，强度降低。③合理使用冷却润滑液，发挥冷却、洗涤、润滑的三大作用，保持冷却润滑清洁，从而控制磨削热在允许范围内，以防止工件热变形。改善磨削时的冷却条件，如采用浸油砂轮或内冷却砂轮等措施。将切削液引入砂轮的中心，切削液可直接进入磨削区，发挥有效的冷却作用，防止工件表面烧伤。④将热处理后的淬火应力降低到最低限度，因为淬火应力、网状碳化组织在磨削力的作用下，组织产生相变极易使工件产生裂纹。对于高精度模具为了消除磨削的残余应力，在磨削后应进行低温时效处理以提高韧性。⑤消除磨削应力也可将模具在260～315℃盐浴中浸1.5min，然后在30℃油中冷却，这样硬度可下降1HRC，残留应力降低40%～65%。⑥对于尺寸公差在0.01mm以内的精密模具的精密磨削要注意环境温度的影响，要求恒温磨削。由计算可知，300mm长的钢件，温差3℃时，材料有10.8μm左右的变化，(10.8=1.2×3×3，每100mm变形量1.2μm/℃)，各精加工工序都需充分考虑这一因素的影响。⑦采用电解磨削加工，改善模具制造精度和表面质量。电解磨削时,砂轮刮除氧化膜：而不是磨削金属，因而磨削力小，磨削热也小，不会产生磨削毛刺、裂纹、烧伤等现象，一般表面粗糙度可优于Ra0.16μm；另外，砂轮的磨损置小，如磨削硬质合金，碳化硅砂轮的磨损量大约为磨削掉的硬质合金重量的400%～600%，用电解磨削时，砂轮的磨损量只有硬质合金磨除量的50%～100%。固体渗硫处理工艺在冷镦模具中的应用发布：2008-6-916:44:19来源:模具网浏览42次编辑：佚名摘要:固体渗硫处理工艺可提高冷墩模具的耐磨性，基本消除了使用中的粘着现象，提高了模具的使用寿命。关键词:冷墩模渗硫我公司原来使用GCrl5整体模具冷墩滚子时寿命一般在2000粒左右，且在1000粒左右就出现明显的胀胎及垫伤现象。为提高模具寿命，降低模具消耗，试制了新设计的模具，为了降低模具成本，中模和模芯采用7Cr7Mo2V2Si钢，其他均采用GCrl5钢，如图1所示。试用时发现此材料自身发粘，致使模具在墩至不到300粒时，中模芯虽未损坏，但由于粘着使滚子毛坯出现严重的掉块现象，毛坯尺寸超差，模具报废。经过大量试验，发现固体渗硫处理工艺可提高模具的耐磨性，同时能使表面粗糙度提高1-2级。经渗硫处理后，在金属表面形成一层厚0.2-0.3mm的FeS薄膜，具有良好的自润滑性能;同时由于FeS的多孔性能，可吸附润滑油，容易形成不易压破的油膜，因而减少了摩擦时分子间的咬合力，基本上消除了粘着现象，大大提高了模具的使用寿命。此工艺还具有操作简便，对人身无危害等优点。其工艺规程如下:(1)准备工作。在进行渗硫处理以前，模具要经过去油，在热水中清洗之后干燥。需要时可采用碱液化学去油法。(2)配料方法。固体渗硫剂的成分为硫化铁94%，氯化铵3%，石墨3%(粉状石墨可防止模具表面和渗硫剂互粘在一起)。配制时，将硫化铁捣碎成粉状，用50-100目的筛子筛选，与粉状石墨搅拌均匀，最后加入氯化铵。第二次配制时，新、旧渗硫剂的比例为1:4。(3)具体步骤。①装箱时先在箱底撒一层厚20-30mm的渗硫剂，然后放上模具，模具之间相隔15-20mm，合上箱盖用耐火泥涂封。②装炉温度540-560℃，保温3-4h。渗硫处理后整箱取出空冷，待降温至100℃以下即开箱取出模具在热水中清洗。③在110-125℃的热油中加热5-10min，以防止发生腐蚀，之后用锯屑将模具擦净。④在200-220℃回火，2-3h以减少模具的回火脆性。经渗硫处理后，模具表面呈灰色，硬度一般增加1-2HRC。此模具墩至1万余粒没有发现粘着现象，并且冷墩毛坯正常，质量合格，尺寸变化小，模具寿命有明显提高。模具失效的原因及预防措施时间：2010-01-1605:06:04来源：源自网络作者：源自网络1前言模具在生产应用过程中，经常发生各种不同情况的失效，浪费大量的人力、物力，影响了生产进度。以下主要讲述模具的几种基本失效形式及失效的原因以及预防措施。2模具失效冷热模具在服役中失效的基本形式可分为：塑性变形；磨损；疲劳；断裂。(1)塑性变形。塑性变形即承受负荷大于屈服强度而产生的变形。如凹模出现型腔塌陷、型孔扩大、棱角倒塌陷以及凸模出现镦粗、纵向弯曲等。尤其热作模具，其工作表面与高温材料接触，使型腔表面温度往往超过热作模具钢的回火温度，型槽内壁由于软化而被压塌或压堆。低淬透性的钢种用作冷镦模时，模具在淬火加热后，对内孔进行喷水冷却产生一个硬化层。模具在使用时，如冷镦力过大，硬化层下面的基底抗压屈服强度不高，模具孔腔便被压塌。模具钢的屈服强度一般随碳(c)的含量从某