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轴承保持架断裂分析及工艺改进

作者:管理员 发布日期: 2021.05.20 浏览:131

轴承保持架是冲压波浪形,工件材料为08钢。热处理采用气体氮碳共渗面强化处理。工艺为:570*Cx(3~4)h,油冷或水冷。生产中发现部分保持发生断裂,断口部位均在铆钉铆合部位。为此,对断裂工件进行了检验分析,出工件断裂原因,并提出工艺改进防止措施,取得了良好效果。

保持架氮碳共渗后表层和心部组织如图3-15和表39所示。从图3-15和表3-9可以看出:保持架氮碳共渗后氮原子已渗透工件,共渗层(e相和y'相)过深,组织中存在疏松和黑色带状组织,工件渗氮层不均匀且边角效应明显。工件表层及心部硬度检验结果见表3-10。可以看出,两保持架表面硬度差别很大。分析认为,2号试样共渗层出现严重疏松、渗氮层不均和存在黑色组织缺陷等,是试件硬度低的主要原因。

分析认为,保持架低碳共沙层深度技术要求为0.005-0.012mm,而失效保持架诊层深度达0.050mm,这是由于氟碳共渗温度高和时间过长造成的。另外,共渗温度愈高,共渗层化合物不均匀性愈重,疏松层愈厚,并且疏松更严重。共沙层中心相是脆性相,很容易出现崩落,白亮层8相和Y相过深使保持架脆化。企相观察发现的黑色组织是一种空洞,一般分布于表面深度很浅处,是一种典型的氮碳共渗缺陷组织。该组织使零件表面密度下降,耐磨性降低,并且易于刹落,甚至导致工件断裂。工件产生黑色组织是由于氮碳共渗温度偏高造成的。保持架斯裂原因:一方面氮碳共渗渗层过深使表层组织脆化,以及组织中存在疏松与黑色组织缺陷使材料剥落和性能大大下降:另方面是工件综合应力集中大于村料强度,使工件发生断裂。冲压加工使保持架有一定冷加工应力。氮碳共掺后,工件又叠加热处理中产生的组织应力和热应力。保持架铆合加工时,铆合应力再次叠加,铆合部位显然是应力集中点和工件薄弱处。缺陷保持架同时存在渗层过深表层脆化和疏松黑色组织缺陷等。当应力集中大于工件薄弱处强度时,该处便产生裂纹和断裂。工艺改进如下:

(1)调整工件氮碳共渗工艺。原工艺共渗温度过高、冷速过慢,使工件表面硬度偏低,心部硬度偏高。原热处理工艺应改进,以防止上述缺陷发生。

(2)根据失效工件分析,降低氮碳共渗层深度,减少渗层脆性,减少和消除开裂危险。

(3)为减少工件加工中产生的应力,工件冲压后和铆接后,均应补加去应力退火处理;工件氮碳共渗后,也应进行去应力退火处理,以消除热处理中产生的组织应力和热应力,以减少工件变形和开裂隐患。