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孔轴用弹性挡圈变形或断裂失效分析

2018-07-02
  摘 要:针对孔轴用弹性挡圈变形或断裂现象,分析了产生这些状况的数种原因,并提出了改善措施。
  关键词:孔轴用弹性挡圈;变形或断裂;失效分析
  0 引言
  根据弹性挡圈变形失效的状况,一般可分为:挡圈没有经过热处理;偏心尺寸c走了下极限或偏??;热处理过程中没有淬硬或硬度低等。下面就对一些失效原因进行简要分析,以利于对它们的控制和改善。
  1.1挡圈没有经过热处理
  按标准制造弹性挡圈的原材料一般为65Mn弹簧钢,该材料一般都要经过淬火、回火处理后,才会有合适的硬度和弹性指标。在热处理过程中,如加工现场管理不善,有时会出现挡圈抛落现象。操作人员如果误将没有热处理的挡圈放入已经热处理的箱中,使仅有原材料硬度的挡圈混入,这样就会造成使用不良。
  改善对策:严格执行工艺规程,加强现场管理,杜绝产品落地现象。
  1.2偏心尺寸c走了下极限或偏小
  在设计弹性挡圈落料模时,将偏心尺寸c取了下极限或者超过了下极限,造成挡圈的偏心尺寸小,不能产生足够的弹力,影响挡圈的弹性指标。
  改善措施:对模具设计参数进行适当调整,使偏心尺寸c在合理的范围内,保证挡圈的弹性指标。
  1.3热处理过程中没有淬硬或硬度低
  热处理过程造成弹性挡圈变形的缺陷通常有:挡圈没有淬硬、硬度低或没硬度等。它们在使用中往往手感比较容易感觉到,特别是硬度低或无硬度的挡圈更是如此,这里对挡圈无硬度的情况作一下重点分析。
  挡圈热处理淬火一般都采用的是网带式淬火炉,由于网带长时间经过高温加热和运行,会造成网带的局部破损,个别挡圈会套在破损处。在淬火炉落料口处,挡圈会慢慢随着网带的运行到一定角度才能掉入淬火槽,而不是按规定时间迅速掉入淬火池。这样造成挡圈套在落料口有短暂停留,没有及时淬火,等到掉入淬火池时,由于挡圈的温度已经降低,已经达不到正常的淬火温度要求,从而导致挡圈的硬度很低或没有硬度,造成挡圈弹性不良,从而失去了挡圈弹性的紧固固定作用。
  改善对策:1)对于没有淬硬的挡圈,可以通过采用检查韧性的方法来判断。在检测挡圈淬火件时,如果挡圈没有断裂,可以用检测硬度或金相分析的方法来进一步判断是否淬硬,根据检测情况进行返工处理;2)对于硬度低的挡圈,通过检测硬度,可以重新进行淬火、回火的热处理加工,达到需要的硬度要求;3)对于没有硬度的挡圈,需要对挡圈进行全数选别处理,选别方式可以通过硬度测试或手工扳扭等方法来区分。在对不良件进行分析查出原因后,可以对这批产品进行重新淬火处理。另外,恢复设备使其正常。
  2 断裂失效原因分析
  根据挡圈断裂失效状况一般是指:在装配使用过程中,挡圈出现断裂现象,导致装配失效。
  1)原材料不良
  原材料有偏析、分层、外来夹杂物、硬度偏高等缺陷。使冲压落料件出现裂边、轻微撕裂等不良状况,导致在热处理加工中,产生热处理淬火裂纹等不良导致使用断裂。
  改善措施:严把原材料采购关。选择信誉好的钢厂作为合格供应商,并需要钢厂提供质量证明书。
  2)热处理加工不良
  众所周知,65Mn钢在热处理加工中有过热和回火脆性倾向。如果在热处理加工时,淬火炉炉温因温控器故障或其它人为因素造成跑温,使加热温度冲高造成过热加工,可能会使挡圈金相组织晶粒变粗,而回火后也不能细化晶粒,从而造成挡圈在使用时产生断裂。另外,在挡圈回火时,可能采用了第一类回火脆性区250℃~400℃温度范围,使一些件产生了第一类回火脆性,从而降低了挡圈的韧性,使挡圈在使用时产生断裂。关于淬火未回火的情况,还是一个现场管理问题。由于一些工位器具没有清理干净,或个别产品有落地现象,操作人员没有完全按相关规定执行,将不良件误放入已回火挡圈的工位器具里,这样就有可能会产生淬火未回火的不良情况。
  改善措施:(1)严格执行热处理工艺规程,严禁在淬火时随意拉高淬火温度,防止挡圈过热使金相组织晶粒变粗;(2)挡圈在回火工序中,尽量避免在回火脆性温度区域进行回火处理,防止产生回火脆性。如果条件允许,可以考虑采用等温淬火工艺来代替传统的淬火回火工艺,提高挡圈的韧性,防止挡圈发生断裂;(3)针对淬火未回火情况,应该在严格操作规程上下功夫,杜绝产品落地现象。如果遇到个别落地件,就一律作为报废件处理和隔离。
  3 结论
  孔轴用挡圈的变形、断裂失效状况虽然可以从表面现象来进行一定判断,但有时还会夹杂一些其它的原因,所以有时解决起来会比较棘手。这就需要我们在实践中不断总结经验,扬长避短,尽量采用合理的工艺方法,避免挡圈产生这些失效现象,提高挡圈的装配使用性能,满足用户需求。
  参考文献
  [1]GB/T893.1-1986孔用弹性挡圈—A型.北京:中国标准出版社,2004.
  [2]GB/T894.1-1986轴用弹性挡圈—A型.北京:中国标准出版社,2004.
  [3]GB/T959.1-1986挡圈技术条件弹性挡圈.北京:中国标准出版社,2001.
  [4]GB/T94.1-2008弹性垫圈技术条件弹簧垫圈.北京:中国标准出版社,2008.
  [5]国家标准《紧固件》宣贯讲义.北京:机械工业基础标准情报网,1988.
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