阎保秋
河北宣化工程机械股份有限公司 河北宣化 075100
8.8 级高强螺栓是最常用紧固件,材料一般为42CrMoA,化学成分见表1,力学性能要求见表2,螺纹部位采用辊压加工。
我公司在加工8.8级高强螺栓进行螺纹辊压时,发现部分螺纹出现掉块现象,同时螺纹表面存在凹坑缺陷,如图1所示。
图1 螺栓表面缺陷宏观照片
1)对螺栓进行夹杂物分析[2],如图2所示,放大100倍下螺栓原材料中存在少量塑性夹杂物,评级为A类1级,合格,排除夹杂物超标问题。
图2 金属夹杂物评级(100×)
2)在100×显微镜下,对螺纹位置缺陷形貌分析(未侵蚀),组织中可见螺纹表层加工变形层,沿变形层方向分布有层状裂纹,如图3所示。
图3 层状裂纹(100×)
表1 42CrMoA化学成分(质量分数) (%)
表2 力学性能要求[1]
3)用4%硝酸酒精侵蚀[3],在1000×显微镜下,发现表面局部有不均匀白亮层,如图4所示。
图4 不均匀白两层(1000×)
4)对螺纹表层辊压层进行显微硬度检测,硬度分布为642HV、543HV、331HV。硬层0.08mm(注:表层小压痕为100gf,大压痕为300gf负荷)。辊压变形层有加工硬化层,如图5所示。
图5 辊压变形层(500×)
5)金属流线检测,辊压流线沿螺纹外形轮廓,呈层状曲线分布。局部螺纹表面有损伤,如图6所示。凹坑表面过渡位置的流线完整、连续,螺纹顶部凹坑缺陷的辊压流线沿凹坑和螺纹外廓分布,流线完整、连续,未被破坏,如图7所示。
图6 局部损伤(50×)
图7 凹坑表面过渡位置(200×)
1)该缺陷非原材料夹杂物引起的缺陷。
2)掉块原因是由于挤压螺纹时表面温度过高,表面局部有二次加热淬火层,在缺陷位置粘连造成掉块。
3)凹坑为辊压加工中掉落的碎屑或块被挤压产生的凹坑变形。
解决办法:降低挤压螺纹的进给速度,增大冷却液流量,防止材料在挤压过程中产生高温。现已生产200多t,再无该掉块缺陷产生,问题得以解决。