冷鐓軸承滾子模具高頻爐熱處理工藝分析及改進
冷鐓軸承滾子模具是GCr15鋼軸承滾子冷沖壓成形的重要模具，其材料通常采用Cr2NIoV鋼。常采用高頻爐熱處理工藝進行處理，硬度為60 -62HRC。由于滾子材料GCr15鋼硬度較高，達197 -227HBW，沖壓中模具型腔承受重載荷沖擊力和劇烈摩擦力作用，受沖壓力高達300MPa以上。生產中發(fā)現(xiàn)，滾子沖壓模平均壽命不高，僅可沖制4000多個滾子，時常出現(xiàn)模具裂紋、崩裂及過度磨損、疲勞蝕坑及塌陷等失效破壞。
Cr12MoV鋼滾子模具會發(fā)生斷裂。從滾子模具大量失效破壞機制分析后得出，高頻爐熱處理后的滾子模具失效破壞主要有三種類型：微塑性變形、微動磨損和疲勞斷裂失效。微塑性變形機制是位錯滑移引起的，模具表面層率先發(fā)生位錯滑移引起微塑性變形，隨后向模具內部擴展。因此，提高模具材料屈服強度可有效增強模具的抗形變性能。微動磨損初始階段和粘著磨損類似，但工件與模具表面的相對運動是往復式的多次反復作用。這種磨損與模具組織及碳化物狀態(tài)密切相關。模具在高頻爐的熱處理過程中，在冷沖壓作用下，小尺寸碳化物因擠壓出現(xiàn)剝落速度較小，模具磨損量主要決定于碳化物體積分數及模具硬度。碳化物體積分數愈大，硬度愈高，磨損量越小。脆性斷裂和疲勞斷裂的裂紋源在模具宏觀缺陷處萌生，如粗大碳化物和夾雜物富集處。疲勞裂紋和脆性裂紋擴展速度取決于回火馬氏體的強度與韌性大小，同時與碳化物尺寸相關。碳化物尺寸越大，材料韌性越差，裂紋擴展越迅速。此外，沖壓過程產生熱量加劇塑性變形、微動磨損和裂紋產生與擴展過程，加劇模具失效破壞進展。
綜上分析，可以看出Cr12MoV鋼滾子模具經過高頻爐熱處理后，在工作中，要求具有優(yōu)良的顯微組織和力學性能，主要應具備以下四點：①高的塑性變形抗力，即高強度；②高耐磨性；③高抗疲勞斷裂能力；④組織要求，新鋼種碳化物細化，體積分數比高和硬度值高。對于小尺寸圓錐滾子模具，采用硬質合金效果良好。硬質合金硬度很高，并且彈性模量高，具有高耐磨性能和高強度（抗塑性變形能力)，其沖壓性能和精度優(yōu)異，其工作壽命為Cr12MoV鋼滾子模具壽命的10 -20 倍。而對于尺寸大的圓柱滾子，加工壓力機公稱壓力達1600-2500kN，硬質合金模具往往因出現(xiàn)脆性斷裂導致其提前失效，因而不再適用。
生產實踐表明，采用新型高強韌性DM9冷沖模具鋼制大尺寸圓錐滾子模具，高頻爐熱處理之后，其使用壽命為原Cr12MoV鋼模具壽命的2-3倍以上，技術性能和經濟效果優(yōu)異。
