机用丝锥早期失效分析

机器人

高速钢丝锥、板牙是广泛用于玛钢管件、不锈钢管件、阀门、石油机械、压力容器等各种机械零件内外缧纹加工的高效加工工具。由于被加工件强度高或被加工件质量不稳定，再加上丝锥、板牙制造过程中出现的一些问题，往往导致机用丝锥、板牙的早期失效。机用丝锥、板牙的主要失效形式包括断裂、崩刃、磨损等。由于以这三种方式失效的丝锥、板牙都远未达到正常的使用寿命，因此造成较大的经济损失。现分别进行分析。
断裂
断裂主要发生在丝锥上（板牙较少发生断裂），一般是沿丝锥整个横截面裂开。笔者通过对大量丝锥断裂失效案例的分析，认为丝锥断裂的主要原因有以下几个方面。
焊接不良
为节省昂贵的高速钢，丝锥柄、刃分别采用45钢与高速钢经摩擦对焊而成。大量的丝锥断裂是由于焊接不牢造成的。丝锥的焊接质量主要由焊接摩擦压力、摩擦时间、顶锻压力及顶锻时间决定。摩擦阶段要使45钢和高速钢接触面上的低熔点化合物等有害杂质都被挤出，最后在适当的顶锻压力下挤压在一起。
焊接时，由于45钢在高温下强度很底，在摩擦压力下会产生很大的压缩变形，形成很大的翻边；而高速钢由于有足够强度使翻边很小，这就使待焊表面高速钢一侧的低熔点化合物未被完全挤出，焊后容易产生裂纹，在丝锥使用过程中裂纹扩展造成断裂。
此外，丝锥焊接后如果消除应力不及时，也很容易在热影响区产生断裂。
因此，在生产中我们采用在45钢一端加保护套的方法解决上述问题(见图1)。由于保护套限制了45钢被过量压缩，保证了焊接时摩擦压力传递到高速钢一侧，使其翻边增大，接触面上的有害杂质被挤出来，焊接很牢固。同时焊接后要立即将丝锥投入到保温炉中退火，以消除焊接应力。