精鍛齒輪模具失效分析

1、精鍛齒輪模具失效分析精鍛齒輪模具失效分析匯 報(bào) 人：朱倩雨班 級(jí)：材料11301班組 號(hào)：第四組小組 成員：陳哲、朱倩雨、周怡匯報(bào)綱要結(jié)論及改進(jìn)措施4模具及材料的基本信息1理化檢測(cè)及分析2分析及討論35一模具及材料的基本信息 模具材料：5Cr4Mo3SiMnVAl； 制造工藝：下料-改鍛-退火-粗加工-熱處理-精加工-磨斷面-最終檢驗(yàn) 實(shí)際工作條件：模具在300T摩擦壓力機(jī)上工作，工件坯料加熱到850-1050，模具先預(yù)熱到250-300，工作中用水基石墨潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑和降溫，以保證模具正常生產(chǎn)和工件順利脫模； 模具失效：型腔齒頂表面出現(xiàn)嚴(yán)重開(kāi)裂和磨損。二二.理化檢測(cè)與分析理化檢測(cè)與分析 1、宏觀

2、表面觀察2、化學(xué)成分分析 測(cè)得失效模具化學(xué)成分如表測(cè)得失效模具化學(xué)成分如表1，基本符合，基本符合GB/T1299-2000標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。3、硬質(zhì)測(cè)定圖圖3.檢驗(yàn)結(jié)果表明，距齒頂距離越近，基體硬度越低，說(shuō)明檢驗(yàn)結(jié)果表明，距齒頂距離越近，基體硬度越低，說(shuō)明在工作過(guò)程中模具表面發(fā)生在工作過(guò)程中模具表面發(fā)生回火軟化回火軟化。4、顯微組織分析 用用硝酸酒精硝酸酒精溶液侵蝕后，溶液侵蝕后， 試樣在顯微鏡下呈現(xiàn)取向垂試樣在顯微鏡下呈現(xiàn)取向垂 直于凹模上表面的明暗相同直于凹模上表面的明暗相同 的的袋狀組織袋狀組織。 模具工作面表面金相組織如圖所示，正常組模具工作面表面金相組織如圖所示，正常組織應(yīng)為織應(yīng)為隱針狀馬

3、氏體隱針狀馬氏體+殘余奧氏體殘余奧氏體+碳化物碳化物，圖，圖6a中，組織為針狀馬氏體中，組織為針狀馬氏體+殘余奧氏體殘余奧氏體+碳化物，并碳化物，并有組織有組織不均勻不均勻情況。圖情況。圖6b中，發(fā)現(xiàn)局部直徑大概中，發(fā)現(xiàn)局部直徑大概300m左右的橢圓形區(qū)域的左右的橢圓形區(qū)域的淬火馬氏體淬火馬氏體，說(shuō)明回，說(shuō)明回火時(shí)馬氏體并未完全轉(zhuǎn)變，造成組織火時(shí)馬氏體并未完全轉(zhuǎn)變，造成組織不均勻不均勻。三三.分析及討論分析及討論1、化學(xué)成分的影響 經(jīng)化學(xué)成分分析可知該模具材料化學(xué)成分在合理經(jīng)化學(xué)成分分析可知該模具材料化學(xué)成分在合理范圍之內(nèi)，可以證明當(dāng)發(fā)現(xiàn)該內(nèi)部組織出現(xiàn)異常時(shí)范圍之內(nèi)，可以證明當(dāng)發(fā)現(xiàn)該內(nèi)部組織出

4、現(xiàn)異常時(shí)，排除原始材料，排除原始材料化學(xué)成分化學(xué)成分的因素，有必要分析的因素，有必要分析鑄造鑄造及后續(xù)熱加工熱及后續(xù)熱加工熱處理工序可能出現(xiàn)的問(wèn)題。處理工序可能出現(xiàn)的問(wèn)題。2、回火軟化的影響 模具齒頂基體硬度梯度測(cè)試結(jié)果表明，模具表面發(fā)生回火軟化，距齒頂表面距離越近，基體硬度越低。說(shuō)明模具在服役時(shí)，模具表面溫度達(dá)到5Cr4Mo3SiMnVAl鋼的回火溫度600-620，發(fā)生回火軟化，距表面0.3mm基體硬度降為47HRC，低于技術(shù)條件所規(guī)定的要求（HRC4852）,軟化層升讀在8mm左右。待精鍛時(shí)，被加熱到8001050的坯件接觸到模具型腔表面，型腔表面迅速升溫迅速升溫。表面軟化效應(yīng)使模具型腔

5、表面硬度急劇降低急劇降低，當(dāng)精鍛時(shí)表面凹凸不平的坯件與模腔發(fā)生壓力和摩擦?xí)r，很容易在模腔表面突起薄弱處造成磨損溝槽磨損溝槽。3、帶狀組織的影響 工作面所受的壓應(yīng)力和熱膨脹冷縮效應(yīng)將在不同的組織之間產(chǎn)生局部應(yīng)力集中局部應(yīng)力集中，為表面裂紋提供向內(nèi)部擴(kuò)展的通道，大大促進(jìn)熱疲勞裂紋的擴(kuò)展大大促進(jìn)熱疲勞裂紋的擴(kuò)展。同時(shí)龜裂的出現(xiàn)使表面強(qiáng)度降低，也使磨損更加嚴(yán)重，加速模具的失效加速模具的失效。4、回火不充分的影響 模具工作面表面金相組織中存在組織不均勻現(xiàn)象，除與垂直方向觀察到的帶狀組織帶狀組織有關(guān)外，與熱處理不充分熱處理不充分也有很大關(guān)系。不均勻的微觀組織在一定程度上影響到模具的使用性能和壽命使用性能和

6、壽命。四.結(jié)論及改進(jìn)措施1、結(jié)論 該齒輪精鍛模具的主要失效形式為熱疲勞失效熱疲勞失效，表現(xiàn)為齒頂龜裂，熱疲勞裂紋和磨損，模具表面發(fā)生回火軟化，內(nèi)部存在帶狀組織，一次碳化物沿取向聚集分布，熱疲勞裂紋沿帶狀組織應(yīng)力集中處發(fā)生擴(kuò)展。2、改進(jìn)措施 （1）通過(guò)高溫?cái)U(kuò)散退火降低原始帶狀偏析程度，利用多向鍛造和超細(xì)化正火向鍛造和超細(xì)化正火處理消除帶狀處理組織。 （2）嚴(yán)格控制熱處理制度，采取淬火后，600620兩次回火處理兩次回火處理，每次2h，充分消除淬消除淬火馬氏體組織?；瘃R氏體組織。 （3）實(shí)際操作時(shí)保證模具進(jìn)行充分預(yù)熱充分預(yù)熱，及時(shí)利用潤(rùn)滑劑和脫模劑潤(rùn)滑劑和脫模劑，保證正常生產(chǎn)順利脫模。參考文獻(xiàn) 1王孟等.H13鋼汽車(chē)熱鍛模具失效機(jī)理分析J.鍛壓技術(shù)，2008，（33）4,83-86 2蘇治光，H13鋼鋁合金壓鑄模龜裂原因分析及防治措施J.金屬熱處理，2007，（32）1