潘明,余志勇
1.中國(guó)航發(fā)南方工業(yè)有限公司工模具分公司 湖南株洲 412002
2.中科信工程咨詢(北京)有限公司 北京 100039
2020年5月某加工中心反映制造的立銑刀存在質(zhì)量問(wèn)題,出現(xiàn)了切削刃崩裂的情況。
出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的立銑刀圖樣外形尺寸為φ25m m×180m m,材料為高速鋼,總共有兩個(gè)批次出現(xiàn)了崩刃和斷裂的情況,分別是20100210和20190620批次。20100210批次的立銑刀材質(zhì)為W18Cr4V鋼,從2010年制造交付使用到現(xiàn)在,期間經(jīng)過(guò)幾次修磨,最近一次修磨后使用就出現(xiàn)切削刃崩裂的情況。20190620批次的立銑刀,材質(zhì)為W6Mo5Cr4V2Al鋼,是交付后使用就出現(xiàn)加工零件有振刀現(xiàn)象,導(dǎo)致切削刃崩裂。本文對(duì)這兩個(gè)批次的立銑刀進(jìn)行了理化分析,并對(duì)立銑刀切削刃崩裂問(wèn)題進(jìn)行了全面分析。
(1)外觀觀察 兩件立銑刀加工面均呈金屬色,非加工面均呈黑色,立銑刀刃部有崩裂,我們對(duì)立銑刀切削刃部位進(jìn)行剖切檢查,如圖1所示。
圖1 立銑刀剖切示意
(2)金相檢驗(yàn) 20190620批次立銑刀:切削刃存在明顯的磨削淬火燒傷現(xiàn)象,燒傷深度約為5μm,如圖2所示?;w無(wú)過(guò)熱現(xiàn)象,組織符合JB/T 9986—2013《工具熱處理金相檢驗(yàn)》中附錄B圖B.3中的1級(jí),如圖3所示。共晶碳化物不均勻度符合GB/T 14979—1994《鋼的共晶碳化物不均勻度評(píng)定法》中附錄A圖A2中的2級(jí)。
圖2 20190620批次立銑刀刃部磨削淬火燒傷現(xiàn)象
圖3 20190620批次立銑刀基體顯微組織
20100210批次立銑刀:切削刃存在明顯的磨削淬火燒傷現(xiàn)象,燒傷深度為5~10μm,如圖4所示。基體無(wú)過(guò)熱現(xiàn)象,組織符合JB/T 9986—2013附錄B圖B.3中的1級(jí)(見(jiàn)圖5),共晶碳化物不均勻度符合GB/T 14979—1994附錄A圖A1中的2級(jí)。
圖4 20100210批次立銑刀刃部磨削淬火燒傷現(xiàn)象
圖5 20100210批次立銑刀基體顯微組織
(3)成分分析 20190620批次立銑刀化學(xué)成分[1]分析結(jié)果見(jiàn)表1。
表1 20190620批次W6Mo5Cr4V2Al鋼立銑刀化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) (%)
20100210批次立銑刀化學(xué)成分[1]分析結(jié)果見(jiàn)表2。
表2 20100210批次W18Cr4V鋼立銑刀化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) (%)
(4)硬度檢查 20190620批次立銑刀的硬度為67.5HRC、67.7HRC。20100210批次立銑刀的硬度為65.4HRC、65.5HRC。
(5)結(jié)果分析 送檢的兩件立銑刀的切削刃處均存在磨削淬火燒傷現(xiàn)象,其中20190620批次立銑刀燒傷深度約為5μm,20100210批次立銑刀燒傷深度為5~10μm;兩件立銑刀化學(xué)成分存在差異,20190620批次立銑刀材料牌號(hào)為W6Mo5Cr4V2Al,20100210批次立銑刀材料牌號(hào)為W18Cr4V,這兩個(gè)批次立銑刀的化學(xué)成分均符合要求;兩個(gè)批次的立銑刀硬度符合設(shè)計(jì)圖樣要求。
1)20100210批次的立銑刀從2010年制造交付使用到現(xiàn)在,期間經(jīng)過(guò)幾次修磨,也是最近一次修磨后使用就出現(xiàn)切削刃崩裂的情況。20190620批次的立銑刀是交付后使用就出現(xiàn)加工零件有振刀現(xiàn)象,導(dǎo)致切削刃崩裂。
2)經(jīng)過(guò)理化分析,刀具材料化學(xué)成分符合GB/T 9943—2008《高速工具鋼》規(guī)定;通過(guò)金相組織觀察,基體無(wú)過(guò)熱現(xiàn)象,組織符合JB/T 9986—2013附錄B圖B.3中的1級(jí)(見(jiàn)圖3、圖5),共晶碳化物不均勻度符合GB/T 14979—1994附錄A圖A1中的2級(jí)。
3)兩個(gè)批次的立銑刀切削刃處均存在磨削淬火燒傷現(xiàn)象,其中20190620批次立銑刀燒傷深度約為5μm,20100210批次立銑刀燒傷深度為5~10μm。
4)兩個(gè)批次立銑刀的硬度檢查情況:20190620批次立銑刀硬度為67.5HRC、67.7HRC,該批次立銑刀材料為W6Mo5Cr4V2Al鋼,硬度要求為65~68HRC,硬度符合設(shè)計(jì)要求;20100210批次立銑刀硬度為65.4HRC、65.5HRC,該批次立銑刀材料為W18Cr4V鋼,硬度要求為63~66HRC,硬度符合設(shè)計(jì)圖樣要求。
5)對(duì)立銑刀硬度的分析:20190620號(hào)立銑刀材質(zhì)由W18Cr4V鋼改為W6Mo5Cr4V2Al鋼,硬度也更高。W6Mo5Cr4V2Al鋼比W18Cr4V鋼也更難磨削,材料更改或?yàn)榱姷侗廊性蛑弧?/p>
綜上所述,我們可以確定該圖號(hào)立銑刀崩刃主要原因是在立銑刀磨削刃部時(shí)磨削操作不當(dāng)導(dǎo)致刃部出現(xiàn)磨削淬火燒傷。
磨削燒傷會(huì)改變工件表層的金相組織,同時(shí)還會(huì)增加工件表層的殘余應(yīng)力,因此磨削燒傷會(huì)降低材料的耐磨性、耐蝕性和疲勞強(qiáng)度,燒傷嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)裂紋,在使用時(shí)也容易出現(xiàn)崩裂和斷裂的情況[2]。
1)正確選用砂輪。例如,可采用顆粒較粗、較軟、組織較疏松的砂輪,砂輪磨損后應(yīng)及時(shí)修整。
2)改善磨削時(shí)的冷卻條件。例如,磨削時(shí)采用冷卻液對(duì)工件進(jìn)行冷卻。
3)合理選擇磨削用量。例如,提高工件的轉(zhuǎn)速,采用較小的徑向進(jìn)給量[2]。
1)通過(guò)對(duì)這兩個(gè)批次的立銑刀進(jìn)行理化分析,結(jié)合立銑刀的使用情況進(jìn)行分析,我們可以確定該圖號(hào)立銑刀崩刃主要原因是在立銑刀磨削刃部時(shí)磨削操作不當(dāng)導(dǎo)致刃部出現(xiàn)磨削淬火燒傷。為此我們?cè)趯?duì)高速鋼刀具進(jìn)行磨削時(shí),要注意正確選用砂輪,改善磨削時(shí)的冷卻條件,合理選擇磨削量。
2)20190620號(hào)立銑刀由W18C r4V鋼改為W6Mo5Cr4V2Al鋼,硬度也更高。材料更改或?yàn)榱姷侗廊性蛑唬@一點(diǎn)需要做進(jìn)一步驗(yàn)證。可以在保證刃部磨削質(zhì)量的前提下,進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。