孫欽賀

（杭州駿馬軸承有限公司）  

鍛造折疊裂紋缺陷是指在鍛造過程中金屬流動不合理導致鍛件表面形成重疊層，也稱折紋或夾層。是鍛造加工過程中Z常見的缺陷。它可以是由兩股（或多股）金屬對流匯合而形成；也可以是由一股金屬的急速大量流動將鄰近部分的表層金屬帶著流動，兩者匯合而形成的；也可以是由于變形金屬發(fā)生彎曲、回流而形成；還可以是部分金屬局部變形，被壓入另一部分金屬內(nèi)而形成。折疊與原材料和坯料的形狀、模具的設計、成形工序的安排、潤滑情況及鍛造的實際操作等有關。

1　鍛造折疊缺陷裂紋特征

1.1軸承套圈鍛造折疊裂紋特征：鍛造折疊裂紋兩邊有明顯的氧化脫碳。裂紋剖面尾部較禿存在于鍛件的表面。用硝酸酒精溶液腐蝕后，在金相顯微鏡下觀察金相顯微組織，發(fā)現(xiàn)裂紋邊緣部位有明顯的亮白組織即在裂紋的周圍有嚴重的氧化脫碳層如圖1所示（如果是滲碳鋼制套圈，則脫碳不明顯）。

圖1 軸承套圈鍛造折疊裂紋金相顯微圖片

1.2鍛造折疊裂紋與金屬流線方向一致。折疊尾端一般呈小圓角，但隨后的鍛造變形又會使折疊發(fā)生開裂。折紋兩側有較嚴重的氧化脫碳現(xiàn)象，折疊的尾端成為應力集中點，易在淬火后開裂或使用時成為疲勞源。

1.3有鍛造折疊裂紋的鍛件，如果裂紋不能在車磨削加工時除去，留存在軸承套圈成品上，必須挑出報廢。

2　常見軸承套圈鍛造折疊裂紋

2.1軸承套圈端面折疊裂紋

2.1.1 因下料毛刺引起的軸承套圈端面折疊裂紋

軸承鋼棒料經(jīng)過中頻加熱后，送至壓力機剪切下料。由于剪切下料刀板在使用一段時間后，刃口變鈍、模具之間的間隙加大，導致下料鍛坯產(chǎn)生較大的毛刺（如圖2所示）。下料毛坯經(jīng)后壓平鐓粗、沖壓以及擴孔等鍛造加工工序，毛刺可能會折疊在端面上，再經(jīng)車、熱處理、磨削加工后，毛刺可能脫落，端面有明顯的凹坑裂紋（如圖3所示）。

采取的措施：在反復試驗的基礎上，制定下料刀板使用壽命，規(guī)定在到達使用壽命次數(shù)時，必須更換下料刀板。制定鍛造加工模具的壽命，當模具使用模具壽命達到規(guī)定的次數(shù)時，必須按要求進行更換。防止較大的下料毛刺的產(chǎn)生。

圖2 下料鍛坯端面較大毛刺

圖3 端面毛刺脫落后留下的凹坑

2.1.2 因擴孔不當引起的軸承套圈端面折疊裂紋

軸承套圈在擴孔過程中，由于芯軸和輾壓輪運轉速度不協(xié)調(diào)，導致了端面有兩股（或多股）金屬流，鍛件端面不平整出現(xiàn)部分凹陷。如圖4所示，如果鍛件端面不平整出現(xiàn)部分凹陷深度較深，經(jīng)車削磨削加工不能消除，車件或者磨件端面就會出現(xiàn)明顯的端面折疊裂紋（如圖5所示）。

采取的措施：調(diào)整擴孔過程中參數(shù)，做到芯軸和輾壓輪運轉速度協(xié)調(diào)，避免端面有兩股（或多股）金屬流產(chǎn)生，端面不出現(xiàn)凹坑。

圖4 軸承套圈鍛件端面折疊 形成的凹陷

圖5 車磨削后端面折疊

2.2 軸承套圈內(nèi)（外）徑或內(nèi)（外）滾道折疊裂紋

軸承套圈鍛件經(jīng)車磨削后，發(fā)現(xiàn)外圈沿圓周方向外徑或內(nèi)滾道部位（如圖6、圖7所示）有明顯的折疊裂紋。內(nèi)圈沿圓周方向內(nèi)徑或外滾道部位（如圖8、圖9所示）有明顯的折疊裂紋。

圖6 外圈內(nèi)滾道折疊裂紋

圖7 外圈外徑折疊裂紋磁粉探傷

圖8 內(nèi)圈內(nèi)徑折疊裂紋

圖9 內(nèi)圈外外滾到折疊裂紋

其產(chǎn)生的根本原因：

（1）在鍛造加工的擴孔過程中，芯軸端面與輾壓輪端面間隙偏大，前工序胎胚平行差增大，導致輾擴過程中，產(chǎn)生毛刺。由于受到芯軸和輾壓輥間隙的控制，多余的毛刺就折壓在內(nèi)滾到（或內(nèi)徑）上面。鍛造的輾擴過程中，毛刺卷入外圈滾道或內(nèi)圈內(nèi)徑造成鍛造折疊。該缺陷輾擴過程所掩蓋。車加工后也沒有發(fā)現(xiàn)。淬火并磨削后暴露出來。

（2）在鍛造加工過程中，套圈成型毛坯大擋邊高度偏高（高于輾壓輪大擋邊尺寸，導致大擋邊產(chǎn)生了多余的料。經(jīng)輾擴工序加工后，大擋邊多余的料被輾壓在大擋邊與滾道交接處造成夾層。經(jīng)車磨加工后才被發(fā)現(xiàn)類似于裂紋缺陷。

（3）套圈在鍛造的輾擴過程中，用于擴孔工序的的模具磨損。表面產(chǎn)生毛刺。造成與模具接觸的內(nèi)徑在輾擴時出現(xiàn)凹槽，該缺陷經(jīng)車削后有個別凹陷較深的沒有完全被消除。

采取的措施：

（1）要求操作人員按模具壽命控制要求，及時更換模具。防止模具磨損后造成工件缺陷。

（2）嚴格控制輾擴前毛坯大擋邊高度，在工序卡中規(guī)定成型時毛坯的大擋邊高度不得高于輾壓輪大擋邊高度。

（3）改善成型工序模具結構，加大凹模斜邊角度，縮小凹模底部內(nèi)徑尺寸，避免毛坯大擋邊產(chǎn)生多余的料。、

以上對軸承套圈鍛造過程中經(jīng)常產(chǎn)生的鍛造折疊缺陷原因進行了分析，并針對性地提出預防糾正措施。對提高軸承套圈鍛件質量期望能起到拋磚引玉的作用。但是在生產(chǎn)實踐中情況又是十分復雜的。還要必須對不同的情況做具體的分析，只有這樣才能保證軸承套圈鍛件的質量。避免鍛造折疊裂紋的產(chǎn)生，減少廢品損失，確保產(chǎn)品質量。

本文轉自《金屬加工》（熱加工）2017年第17期