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(dòng)不合理導(dǎo)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(dòng)將鄰近部分的表層金屬帶著流動(dòng)，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(shè)計(jì)、成形工序的安排、潤滑情況及鍛造的實(shí)際操作等有關(guān)。

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(yán)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(huì)使折疊發(fā)生開裂。折紋兩側(cè)有較嚴(yán)重的氧化脫碳現(xiàn)象，折疊的尾端成為應(yīng)力集中點(diǎn)，易在淬火后開裂或使用時(shí)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(shí)除去，留存在軸承套圈成品上，必須挑出報(bào)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(jī)剪切下料。由于剪切下料刀板在使用一段時(shí)間后，刃口變鈍、模具之間的間隙加大，導(dǎo)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(kuò)孔等鍛造加工工序，毛刺可能會(huì)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(fù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，制定下料刀板使用壽命，規(guī)定在到達(dá)使用壽命次數(shù)時(shí)，必須更換下料刀板。制定鍛造加工模具的壽命，當(dāng)模具使用模具壽命達(dá)到規(guī)定的次數(shù)時(shí)，必須按要求進(jìn)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(kuò)孔不當(dāng)引起的軸承套圈端面折疊裂紋

軸承套圈在擴(kuò)孔過程中，由于芯軸和輾壓輪運(yùn)轉(zhuǎn)速度不協(xié)調(diào)，導(dǎo)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(huì)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(kuò)孔過程中參數(shù)，做到芯軸和輾壓輪運(yùn)轉(zhuǎn)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(kuò)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(dǎo)致輾擴(kuò)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(kuò)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(kuò)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(dǎo)致大擋邊產(chǎn)生了多余的料。經(jīng)輾擴(kuò)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(kuò)過程中，用于擴(kuò)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(kuò)時(shí)出現(xiàn)凹槽，該缺陷經(jīng)車削后有個(gè)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(shí)更換模具。防止模具磨損后造成工件缺陷。

（2）嚴(yán)格控制輾擴(kuò)前毛坯大擋邊高度，在工序卡中規(guī)定成型時(shí)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(jié)構(gòu)，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(jìn)行了分析，并針對性地提出預(yù)防糾正措施。對提高軸承套圈鍛件質(zhì)量期望能起到拋磚引玉的作用。但是在生產(chǎn)實(shí)踐中情況又是十分復(fù)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(zhì)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(zhì)量。

本文轉(zhuǎn)自《金屬加工》（熱加工）2017年第17期