Page 61 - 理化检验-物理分册2023年第四期
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徐旋旋, 等: 轧机飞剪剪刃断裂原因


            1.5 硬度测试                                           反复变化, 从而使剪刃口断裂源区域出现疲劳损伤,
                 使用洛氏硬度计对飞剪剪刃断裂源附近外表面                          进而产生裂纹缺陷( 即“ 龟裂” 现象), 在后续的使用

            进行硬度测试, 其洛氏硬度约为52HRC ; 对远离断                        过程中, 裂纹不断受力扩展, 最终导致剪刃断裂, 且

            裂源部位进行硬度测试, 洛氏硬度约为61HRC 。                          飞剪剪刃高硬度、 低塑性的特点对热疲劳现象的产
                                                               生及裂纹的扩展也有一定的促进作用                  [ 5-7 ] 。适当降
            2 综合分析
                                                               低飞剪剪刃的硬度及改善剪刃工作时的冷却条件,
                 断裂试样为飞剪剪刃的一部分, 断裂发生在两固                        能避免热疲劳现象的发生。
            定孔之间, 剪刃沿垂直于刀刃方向断开, 断口表面较为
            平整, 断裂源位于剪刃的刀刃处, 断裂源附近断口表面                        3 结语和建议
            存在明显的裂纹扩展纹路, 断裂源附近存在明显烧蚀                               受高速线材产线设备及工艺要求的限制, 改变
            变色区域。结合飞剪的工作环境及受力状态可知: 断                           飞剪剪刃工作时的冷却条件较为困难。建议在剪刃
            裂源位于剪刃中部区域, 该区域为飞剪剪刃在剪切高                           的生产过程中, 适当提高淬回火热处理工序中的回
            温状态轧材时受力最集中, 且受高温影响最明显的区                           火温度, 降低成品剪刃的硬度, 将硬度控制在技术要
              [ 1 ]
            域 , 烧蚀变色的原因为该区域长期受高温影响。                            求范围内。
                 金相检验发现, 断裂源附近外表面烧蚀变色区                         参考文献:
            域存在“ 龟裂” 现象      [ 2 ] , 裂纹缝隙内存在少量灰色氧
            化物, 能谱分析结果表明, 该灰色氧化物为氧化铁和                           [ 1 ]  贾宪, 陈延伟, 马立峰, 等. 滚筒式飞剪剪切断裂过程
            氧化铬的混合物。远离断裂源处的正常基体表面未                                  综合分析 [ J ] . 热 加 工 工 艺, 2015 , 44 ( 21 ): 98-101 ,
            发现裂纹等明显缺陷。飞剪剪刃断裂源附近外表面                                  106.
                                                                [ 2 ]  陈剑虹, 涉泽明秀, 汪学阳, 等. 减少压铸模裂纹的工
            的洛氏硬度约为 52HRC , 远离断裂源部位的正常

            基体洛氏硬度约为 61HRC , 说明剪刃的硬度超出                              艺研究与应用[ J ] . 特种铸造及有色合金, 2020 , 40
                                                                    ( 8 ): 851-853.
            了技术规范的范围, 而硬度差异较大可能与断裂源
                                                                [ 3 ]  王建平. 回火温度对新型模具钢组织和性能的影响
            附近长期受高温影响, 导致组织产生了变化有关                     [ 3 ] 。
                                                                    [ J ] . 热加工工艺, 2015 , 44 ( 4 ): 213-215.
                 飞剪剪刃断裂源附近外表面烧蚀变色区域存在                           [ 4 ]  王要利, 宋克兴, 张彦敏. 热作模具钢热疲劳行为的研
            “ 龟裂” 现象, 且裂纹缝隙内存在氧化铁和氧化铬等                              究现状[ J ] . 材料热处理学报, 2018 , 39 ( 4 ): 1-13.
            氧化物, 该特征为典型的金属热疲劳                [ 4 ] , 热疲劳是由      [ 5 ]  吉田润二, 于红. 抗热疲劳裂纹新型热作模具钢的开
            飞剪剪刃工作时受温度梯度影响引起的。剪刃在工                                  发[ J ] . 模具制造, 2021 , 21 ( 11 ): 79-83.
            作时( 剪切轧材时) 接触高温轧材, 使剪刃口断裂源                          [ 6 ]  张旭, 何文超, 李东辉, 等. 热作模具钢热疲劳机理及
            处很小的区域急剧升温, 剪切结束后又急剧降温, 剪                               性能改善的研究现状[ J ] . 金属热处理, 2020 , 45 ( 9 ):
            刃口断裂源处的热量很难向剪刃其他区域传导, 使                                 10-20.
                                                                [ 7 ]  李健, 钱大华.3Cr2W8V 钢热应力疲劳探讨[ J ] . 物理
            远离剪刃口的其他区域温度较低。在剪刃内部产生
                                                                    测试, 1986 , 4 ( 2 ): 4-6.
            热应力( 温差应力), 随着温度的反复变化, 热应力也



                                                                                                          
            ( 上接第42页)

             [ 4 ]  刘德林, 姜涛, 何玉怀, 等. 浅论国内航空轴承的失效                   anal y sis of factors influencin g the ca g e sli p in

                  问题[ J ] . 失效分析与预防, 2015 , 10 ( 5 ): 324-330.     c y lindricalrollerbearin g [ J ] .TheInternationalJournal



             [ 5 ]  苏云洪, 韩轶侠, 黄合成. 航空发动机轴承失效模式分                    ofAdvancedManufacturin gTechnolo gy , 2011 , 53 ( 5 ):
                  析[ J ] . 试验技术与试验机, 2007 , 47 ( 1 ): 18-21.       635-644.


             [ 6 ]  苏云帅.GCr15接触疲劳亚表面损伤机制研究[ D ] . 兰            [ 9 ]  GRABULOV A , ZIESE U , ZANDBERGEN H W.



                  州: 兰州理工大学, 2017.                                  TEM / SEMinvesti g ationof microstructuralchan g es







             [ 7 ]  邓四二, 董晓, 崔永存, 等. 双列角接触球轴承动刚度                    withinthewhiteetchin gareaunderrollin gcontact

                  特性分析[ J ] . 兵工学报, 2015 , 36 ( 6 ): 1140-1146.    fati g ueand3-Dcrackreconstructionb yfocusedion

             [ 8 ]  SELVARAJ A , MARAPPAN R. Ex p erimental        beam [ J ] .Scri p taMaterialia , 2007 , 57 ( 7 ): 635-638.
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