挤压模开裂的原因？

aaron01 · 发表于 2015-10-30 12:30:01

应一位新朋友之托，发这个帖子，讨论一下这个模具开裂的原因。

aaron01 · 发表于 2015-10-30 12:33:53

这个模具用来把木屑挤成颗粒，材料选的是20CrMnTi，渗碳淬火处理，表面硬度59HRC，渗层1毫米，用了200小时不到出现开裂，如图所示。

腊月寒沫 · 发表于 2015-10-30 12:45:05

图二槽底可能是裂源

aaron01 · 发表于 2015-10-30 12:54:48

腊月寒沫发表于 2015-10-30 12:45
图二槽底可能是裂源

图2是内径处啊，看不到开裂啊，
我认为是外径上开裂的，下图标的地方可能是裂源。
裂源？.jpg

aaron01 · 发表于 2015-10-30 13:20:06

孔的设计如图：

直径10.9处是模具内径处。

YONGLI · 发表于 2015-10-30 14:54:19

腊月寒沫发表于 2015-10-30 12:45
图二槽底可能是裂源

这只是一处

小小丑 · 发表于 2015-10-30 15:22:31

假如不渗碳直接此料板条马氏体淬火如何?会出现磨损?

腊月寒沫 · 发表于 2015-10-30 15:39:30

下午匆忙看一眼基友检查去了
也许是这条痕迹让我误以为是裂纹了
铁匠兄可否继续上实物图。让大家都了解多些
至少我还没想到它工作状态下是怎样的

aaron01 · 发表于 2015-10-30 16:00:13

小小丑发表于 2015-10-30 15:22
假如不渗碳直接此料板条马氏体淬火如何?会出现磨损?

整个挤压工作孔的长度大概有60-70mm深度，20CrMnTi材料恐怕淬不透，也就是说8毫米直径处的内孔孔壁很难保证淬火后得到马氏体的。

aaron01 · 发表于 2015-10-30 16:10:04

从工作原理来看，8毫米直径的挤压孔内壁是承载最大的，木屑从模具内壁进入孔内，在8毫米内孔里受挤压形成颗粒，在外径处木屑被排出。
建议检测8毫米内孔孔壁的硬化层深度、表面硬度和金相组织，并且分孔口、中段、孔尾三个部位检测。

qibao9891 · 发表于 2015-10-30 17:25:16

本帖最后由 qibao9891 于 2015-10-30 17:40 编辑

抗弯强度相对不足造成的。
或者说抗弯刚度相对不足造成的。
原理不是很明了，猜测为两不同心轮顺滚。这是外轮，还应有个不同心的内轮，插在外轮孔内，然后两轮顺滚（对滚也行）。
这样的话，当两轮间夹上木屑，外轮两端受轴承约束，轴向就会承受弯矩。这个弯矩在外轮大孔内表面产生压应力，在外轮外表面产生拉应力。
有拉应力，但不一定会裂，必须要相对超载才行。
实现超载方法有两条，一条是加大应力，一条是降低承载能力。
降低承载能力最简单的方法是把不受磨损的外表面渗碳。
渗碳后，虽强度有所提高，但塑韧性下降。因塑性差，会累积足够高的应力导致开裂。
此外承载能力的降低和出料小孔径尺寸、外轮壁厚、外端尖角未倒圆、热处理缺陷、原材料缺陷都可能有关。
加大应力方面和孔形尺寸、孔壁粗糙度、回火时间、回火冷却方式有关。

建议检查以上各项。估计未倒圆角和外壁渗碳在其中起作用不小。
因预应力通常不会作为热处理时的要求。所以回火冷却方式应当只作为以后改进的方向，本次事故只作记录，不追究。
愚见，轻拍。

Wangqinghua196 · 发表于 2015-10-31 11:14:18

建议您的朋友参照“正昌”、“牧羊”的东西，看看自己有没有搞错材料！

汤大郎 · 发表于 2015-10-31 11:28:04

Wangqinghua196 发表于 2015-10-31 11:14
建议您的朋友参照“正昌”、“牧羊”的东西，看看自己有没有搞错材料！

汪老师来了，就好办了

汤大郎 · 发表于 2015-10-31 11:30:00

汤大郎发表于 2015-10-31 11:28
汪老师来了，就好办了

环模材料他们用的是3Cr13,个人愚见，20CrMnTi比3Cr13优势明显

汤大郎 · 发表于 2015-10-31 11:31:07

qibao9891 发表于 2015-10-30 17:25
抗弯强度相对不足造成的。
或者说抗弯刚度相对不足造成的。
原理不是很明了，猜测为两不同心轮顺滚。这是外 ...

这是锻件加工的，锻造或许也有缺陷

Wangqinghua196 · 发表于 2015-10-31 11:31:20

汤大郎发表于 2015-10-31 11:28
汪老师来了，就好办了

哈哈哈，我对饲料机械是外行，但是知道这个叫环模的东西是个成熟产品。
大负荷（尺寸）的环模是否采用渗碳工艺？

汤大郎 · 发表于 2015-10-31 11:32:32

Wangqinghua196 发表于 2015-10-31 11:31
哈哈哈，我对饲料机械是外行，但是知道这个叫环模的东西是个成熟产品。
大负荷（尺寸）的环模是否采用渗 ...

也有渗碳工艺的，甚至就用3Cr13渗碳的

Wangqinghua196 · 发表于 2015-10-31 12:27:15

汤大郎发表于 2015-10-31 11:32
也有渗碳工艺的，甚至就用3Cr13渗碳的

这种情况，如果认为热处理正确，那就是使用有问题；
若果认为使用正确，那么就是设计者或者热处理有问题。
要想卖掉产品，只有送给客户一只使用！

所以，供应商（制造商）也苦闷。

shaod · 发表于 2015-11-1 15:56:05

把外圈的渗碳层加工掉，小孔的外侧（靠近外圈的一侧）倒角处理，内侧的倒角加大，做大圆弧处理，内侧都该是孔的相交线而不该有内圆的弧面存在。
qibao9891分析的不错，内圈因为有内弧面的存在就加大了径向受力，外圆在交变拉应力的作用下很快就疲劳了。
不建议使用渗碳处理，4Cr13 9Cr18Mo都是可以的，热处理以提高耐磨性、抗疲劳性为主，材料保证抗蚀性。

孤鸿踏雪 · 发表于 2015-11-2 08:26:59

shaod 发表于 2015-11-1 15:56
把外圈的渗碳层加工掉，小孔的外侧（靠近外圈的一侧）倒角处理，内侧的倒角加大，做大圆弧处理，内侧都该是 ...

“内侧都该是孔的相交线”而不该有内圆的弧面存在。

应该是相贯线吧？

YONGLI · 发表于 2015-11-2 11:13:34

Wangqinghua196 发表于 2015-10-31 12:27
这种情况，如果认为热处理正确，那就是使用有问题；
若果认为使用正确，那么就是设计者或者热处理有问题。 ...

已经给客户用了2只了

simida · 发表于 2015-11-2 21:08:26

小小丑发表于 2015-10-30 15:22
假如不渗碳直接此料板条马氏体淬火如何?会出现磨损?

想知道这会有什么影响

大浪淘沙 · 发表于 2015-11-3 12:49:30

这种产品受挤压，使用温度不低，使用过程热应力应该要考虑，建议使用M不锈钢或选用合金钢调质+氮化处理

大浪淘沙 · 发表于 2015-11-5 10:40:27

给客户做了一个，采用氮化处理，我操，用了3年还没有坏，以前客户选择45钢，基本一个月要还一个，生意从此断结了

YONGLI · 发表于 2015-11-6 16:00:02

大浪淘沙发表于 2015-11-5 10:40
给客户做了一个，采用氮化处理，我操，用了3年还没有坏，以前客户选择45钢，基本一个月要还一个，生意从此 ...

我们这个模具正常使用应该在1000-2000小时，喇叭口也要返修几次的

YONGLI · 发表于 2015-11-6 16:05:50

这是做的报告，请大神看看

YONGLI · 发表于 2015-11-6 16:09:29

这几张图是切割下来去做检测用的
做下来的报告在上面

cnszgong · 发表于 2015-11-6 16:41:09

问一个弱智问题：这个挤压模需要那么高的表面硬度吗？另外心部硬度47HRC，心部硬度的检测位置在哪里？

YONGLI · 发表于 2015-11-7 08:02:28

cnszgong 发表于 2015-11-6 16:41
问一个弱智问题：这个挤压模需要那么高的表面硬度吗？另外心部硬度47HRC，心部硬度的检测位置在哪里？ ...

心部检测的就是切割下的那个位置的。是模具的中心部位

cnszgong · 发表于 2015-11-7 21:09:16

YONGLI 发表于 2015-11-6 16:05
这是做的报告，请大神看看

单纯说这个渗碳工艺，个人感觉上，貌似回火时间比较短（别问我为什么，我也是瞎猜的）。

cnszgong · 发表于 2015-11-7 21:17:45

YONGLI 发表于 2015-11-6 16:09
这几张图是切割下来去做检测用的
做下来的报告在上面

如果在切下的样块旁放一把钢尺，更能直观的反应出挤压孔的规格以及挤压孔之间间隔的距离。
就像这样

aaron01 · 发表于 2015-11-7 21:25:00

两个孔之间的距离是多少？从心部硬度47HRC来看，有渗穿的可能性，通常这个材料心部硬度不应该那么高。

YONGLI · 发表于 2015-11-10 09:24:00

aaron01 发表于 2015-11-7 21:25
两个孔之间的距离是多少？从心部硬度47HRC来看，有渗穿的可能性，通常这个材料心部硬度不应该那么高。 ...

最小处孔与孔之间壁厚5.15MM 往外越大

YONGLI · 发表于 2015-11-10 09:34:17

新模具已经在制作中，大家的意见都考虑进去，再做一个试试

cnszgong · 发表于 2015-11-10 10:31:54

YONGLI 发表于 2015-11-10 09:24
最小处孔与孔之间壁厚5.15MM 往外越大

确定Φ10.9处的孔和临近Φ10.9的壁厚是5.4mm吗？ 5.4.jpg

落水残阳 · 发表于 2015-11-10 11:01:12

如果这不是第一次用这个材料，以往用来都不错，就这次出问题，那就不用去考虑材料是否合适；
这个失效，到目前为止还没弄清楚是从哪里开始的。换句话说，为什么会开裂，几乎都是猜。最先开裂的那个孔，是一定要知道的。

cnszgong · 发表于 2015-11-10 12:30:00

YONGLI 发表于 2015-11-10 09:34
新模具已经在制作中，大家的意见都考虑进去，再做一个试试

这工艺怎么说呢，对于20CrMnTi，有效硬化层深0.8～1.2 mm的技术要求，如果这样技术要求用在齿轮产品上，那取消扩散阶段也没问题的。但对于你这个模具，我个人观点是：扩散阶段是必须的、而且要延长扩散时间；你目前的工艺强渗时间和扩散时间的比例是2.3：1，建议将强渗时间和扩散时间调整到1：1。
以上纯属个人观点

YONGLI · 发表于 2015-11-11 10:47:27

cnszgong 发表于 2015-11-10 10:31
确定Φ10.9处的孔和临近Φ10.9的壁厚是5.4mm吗？

箭头所指部位是模具内圆喇叭口和喇叭口之间的间距是1MM左右

cnszgong · 发表于 2015-11-11 11:18:54

YONGLI 发表于 2015-11-11 10:47
箭头所指部位是模具内圆喇叭口和喇叭口之间的间距是1MM左右

渗碳时，两个相邻的喇叭口之间连接部分渗穿了（间距1mm,有效硬化层单边1.3*2=2.6mm),

YONGLI · 发表于 2015-11-14 10:46:00

cnszgong 发表于 2015-11-11 11:18
渗碳时，两个相邻的喇叭口之间连接部分渗穿了（间距1mm,有效硬化层单边1.3*2=2.6mm), ...

这个是锥孔，上面1个多毫米，只是表面

cnszgong · 发表于 2015-11-14 12:44:24

YONGLI 发表于 2015-11-14 10:46
这个是锥孔，上面1个多毫米，只是表面

建议对已经机加工成型的零件直接加热（滴点甲醇）后淬火。

YONGLI · 发表于 2015-11-18 07:50:40

cnszgong 发表于 2015-11-14 12:44
建议对已经机加工成型的零件直接加热（滴点甲醇）后淬火。

不明白，能详细说下嘛

cnszgong · 发表于 2015-11-18 08:05:25

YONGLI 发表于 2015-11-18 07:50
不明白，能详细说下嘛

就是将已经机加工成型的零件用甲醇保护直接淬火+低温回火处理一下。

cnszgong · 发表于 2015-11-18 08:05:30

本帖最后由 cnszgong 于 2015-11-18 08:06 编辑

YONGLI 发表于 2015-11-18 07:50
不明白，能详细说下嘛

就是将已经机加工成型的零件用甲醇保护直接淬火+低温回火处理一下。就像7楼耿工说的。

秦时明月 · 发表于 2015-11-18 11:01:00

饲料机械是常州溧阳的一个支柱产品，易损件为环模与压辊，在溧阳做环模与压辊大大小小厂家不下百家，通常失效方式是磨损和开裂，楼主的环模开裂形式和淬火开裂很相似，是否淬火开裂裂纹很小没发现，使用中扩展（瞎猜），环模内臂是工作部分，硬度要高，不然不耐磨，一般用户使用要求，有的是使用多少小时，有的是加工料多少吨，按吨位计是1000吨以上，环模的种类很多，大孔径、小孔径、平面的都有，材料以：4Cr13、20CrMnTi为多，也有少量用42CrMo渗碳的.
压辊材料以20MnCr5渗碳为多,有厂家为了降成本曾选过Q345渗碳淬火，但没成功，其次是GCr15、60Si2Mn.淬火加低回用，40Cr渗碳淬火的也有，也有少量4Cr13的
大家的讨论环模外圆不渗碳我感觉是可行的，但内臂不渗碳直接淬火主要是不耐磨。氮化也是一个方法，但这个行业的无序竞争，环模的利润空间已很小，氮化成本要高于渗碳。
市场经济，质量不能过好，过好了没生意；但也不能太差，过差了也没生意。

YONGLI · 发表于 2015-11-21 16:08:13

秦时明月发表于 2015-11-18 11:01
饲料机械是常州溧阳的一个支柱产品，易损件为环模与压辊，在溧阳做环模与压辊大大小小厂家不下百家，通常失 ...

敢问大侠是否是溧阳的？

秦时明月 · 发表于 2015-11-21 16:20:11

YONGLI 发表于 2015-11-21 16:08
敢问大侠是否是溧阳的？

是的，在这打工。

YONGLI · 发表于 2015-11-25 08:21:22

秦时明月发表于 2015-11-21 16:20
是的，在这打工。

什么单位啊

大浪淘沙 · 发表于 2015-11-25 09:17:37

秦时明月发表于 2015-11-18 11:01
饲料机械是常州溧阳的一个支柱产品，易损件为环模与压辊，在溧阳做环模与压辊大大小小厂家不下百家，通常失 ...

氰化也可以

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