Page 91 - 理化检验-物理分册2022年第九期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202209020

轴承套圈坯用热锻模顶柱失效形式及产生原因

胡伟勇 ,王 峰 ,柯锦宏 ,黄 涛 ,薛 晶 ,梁小燕 ,郦 剑 2

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( 1. 浙江中集轴承有限公司,新昌 312600 ; 2. 浙江大学 材料科学与工程学院,杭州 310027 )

摘 要: 顶柱( KO ) 是在高温、 高频热锻工况下热锻组合模的关键易损件, 其直接承受锻锤的冲
击载荷, 约束高温坯料在型腔中的塑性流动, 最后顶出套圈成形锻坯。在成形过程中, 顶柱表层材
料发生的大压缩应变 - 恢复、 高温加热 - 水冷却的循环热疲劳、 高温加热的回火软化、 表面高温氧化
起皮、 表面上坯料塑性流动作用, 会使顶柱发生早期失效。对顶柱的失效行为和形成机制进行分
析, 可为延长热锻模的使用寿命提供理论支持。

关键词: 热锻组合模;顶柱;热疲劳;开裂;塌陷;氧化皮

中图分类号: TG115.2 文献标志码: A 文章编号: 1001-4012 ( 2022 ) 09-0075-04

Failureformandcauseofhotfor g in g combination-die

kick-outforbearin g rin gblank

,
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HU Wei y on g 1 , WANGFen g 1 , KEJinhon g 1 , HUANGTao , XUEJin g LIANGXiao y an , LIJian 2

( 1.Zhe j ian gZhon gj iBearin gCo. , Ltd. , Xinchan g312600 , China ;

2.SchoolofMaterialsScience& En g ineerin g , Zhe j ian gUniversit y , Han g zhou310027 , China )

Abstract : Thekick-out ( KO ) ofhotfor g in gcombination-diewithhi g htem p eratureandhi g hfre q uenc yof

im p actin gwastheconsumableke yp art , itdirectl yboretheim p actloadb y thehammerhead , constrainedthe p lastic

flowofhotblank withinthediecavit yandkickedouttheas-formedbearin gblank.Intheformin gp rocess , the

surface materialofthe kick-outunderwentlar g ecom p ressivestrain-recover y , c y clicthermalfati g ue ofhi g h

tem p eratureheatin g -watercoolin g , annealin gsoftenin g ofhi g htem p eratureheatin g , skinnin g ofsurfacehi g h

tem p eratureoxidation , andp lasticflowofbilletonthesurface , whichmadethekick-outfailatanearl ysta g e.The

anal y sisoffailurebehaviorandformationmechanismofkick-outcouldp rovidetheoreticalsu pp ortfor p rolon g in g the

servicelifeofhotfor g in gdie.

Ke y words : hotfor g in gcombination-die ; kick-out ; thermalfati g ue ; crackin g ; sunken ; scalin g
生产汽车零配件及重要主机配套用精密轴承套 长热锻模寿命始终是热成形技术的研发热点 [ 1-3 ] 。
圈锻坯的主要技术路线为: 高速锻造 → 无氧球化退 热锻模采用优质热锻模具钢制作, 将热锻模具钢切
火 → 冷辗扩工艺。采用高速锻制造套圈毛坯具有高 削成形后, 经真空淬火+回火处理, 得到热锻模。热锻模
效、 优质、 环保、 节能等优点。在高速锻制造套圈毛 是由前胎, 后胎及顶柱( KO ) 构成的组合模, 其中 KO 的
坯时, 热锻模在高温下持续承受高频率的镦压载荷、 服役工况最为严酷, 因此笔者对热锻模 KO 的失效形式
挤压摩擦载荷和热循环冲击载荷, 服役条件十分苛 和失效机制进行分析, 以提高热锻模的使用寿命。
刻, 因此, 热锻模的质量水平、 服役寿命对整个生产
1 KO 概况
线效率有重要的影响。优质、 高效的热锻模可直接
降低锻件的生产成本并增加企业的效益。因此, 延 图 1 是热锻模的结构及其工作步骤。由图 1 可
知: KO 结构为一头封闭的带台阶中空圆柱体, 在一
收稿日期: 2021-12-16
定高度上均匀分布着喷水孔, 中间为冷却水孔; KO
作者简介: 胡伟勇( 1963- ), 男, 高级工程师, 主要从事金属材料
顶面为下砧面, 间接承受着锻锤的冲击载荷, 圆柱面
热处理研究和管理工作
承受着导向孔的滑动摩擦力。
通信作者: 郦 剑, li j ian48@z j u.edu.cn
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