40Mn2钢球锻件缺陷分析及锻造工艺优化

发布时间：2017-07-20 16:04

  本文关键词：40Mn2钢球锻件缺陷分析及锻造工艺优化

  更多相关文章： 40Mn2 钢球 裂纹 锻造 带状组织 径向加载

【摘要】：球磨钢球作为球磨机中消耗量最大也是最为重要的零件,在冶金、矿山、电力、建筑材料等工业领域都有着重要的作用,我国每年钢球的消耗量在150万吨以上,其中锻造钢球因为其成本低、质量好、效率高的原因,大多数都采用锻造的生产方式。对于形状较为简单的钢球生产而言,胎模自由锻因为其生产成本低而最为适合。本课题主要目的是为了解决在实际生产中的40Mn2钢球出现裂纹缺陷的问题。首先对钢球成品的质量进行检测,之后对钢球的原材料进行拉伸试验和金相实验,最后再对钢球的锻造工艺进行研究分析,找到钢球裂纹的出现原因,并对锻造工艺进行优化,来达到消除钢球成品内部裂纹的目的,并对优化后的锻造工艺进行了两组模拟实验,2组实验均采用材料、形状相同的坯料,在实验参数与实际生产中相同的情况下,第一组实验采用之前的锻造工艺,第二组采用改进后的锻造工艺,对优化后锻造工艺的可行性进行对比论证。实验结果表面:(1)钢球成品的硬度,淬硬层深度都不存在问题。(2)40Mn2钢球原材料的抗拉强度符合国家标准,不存在问题。(3)40Mn2钢球原材料的带状组织缺陷级别较高,严重的区域已达到4级,严重影响到钢材的使用加工,是裂纹出现的主要原因。(4)锻前加热的频率过高,加热时间过短,易产生温度应力,原材料又存在严重的带状组织缺陷,容易在锻前加热的时候产生微裂纹。(5)由于锻造变形时的加载方向是与带状组织的分布方向平行,容易在变形的过程中形成微裂纹,并在之后的淬火工艺中进一步地扩大。(6)经过模拟实验验证,改变其加载方向,由之前的沿着原始棒料的轴向改为径向(与带状组织的分布方向平行),能够有效地改善消除钢球的内部裂纹,并得到性能更好的钢球锻件。本课题针对有带状组织的坯料易造成钢球锻件成品内部缺陷问题,在不改变存在严重带状组织缺陷的原材料的情况下,通过优化钢球锻造工艺,改变坯料锻造变形时的加载方向,大幅减少或消除锻造钢球的内部裂纹,大幅度提高产品合格率,给存在带状组织缺陷的钢材提供了一个可行的再利用的解决方案,避免了企业的损失。
【关键词】：40Mn2 钢球 裂纹 锻造 带状组织 径向加载
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG316
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-20
• 1.140Mn2材料简介8-9
• 1.2 球磨钢球的生产现状9-14
• 1.2.1 铸造钢球和锻造钢球9-10
• 1.2.2 国内钢球的生产10-11
• 1.2.3 国外钢球的生产11-12
• 1.2.4 钢球的轧制12-14
• 1.3 球磨钢球的应用以及球磨机的发展14-17
• 1.4 课题研究的主要内容及意义17-20
• 1.4.1 选题的目的及依据17
• 1.4.2 课题研究的主要内容17-18
• 1.4.3 课题研究的意义18-19
• 1.4.4 研究的技术路线19-20
• 第二章 锻造钢球的缺陷分析及性能检测20-26
• 2.1 锻造钢球成品的裂纹、孔洞20-21
• 2.1.1 锻件裂纹的形成20-21
• 2.1.2 钢球锻件的裂纹、孔洞分析21
• 2.2 钢球锻件成品性能分析21-25
• 2.2.1 锻造钢球的硬度及淬硬层深度的测定21-23
• 2.2.2 钢球锻件的金相组织分析23-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第三章 锻造钢球原材料的分析26-37
• 3.1 40Mn2原材料化学成分的测定26-27
• 3.2 40Mn2原材料力学性能分析27-29
• 3.2.1 40Mn2原材料的力学性能参数的测定27-28
• 3.2.2 40Mn2原材料拉伸式样的断.分析28-29
• 3.3 40Mn2原材料金相组织的观察及分析29-36
• 3.3.1 40Mn2原材料金相组织观察29-31
• 3.3.2 40Mn2原材料晶粒度的测定31-32
• 3.3.3 40Mn2原材料夹杂物的测定32-34
• 3.3.4 40Mn2原材料带状组织的评级34-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第四章 40Mn2钢球的锻造工艺分析及优化37-48
• 4.1 钢球的锻造生产工艺37
• 4.2 钢球锻造生产加热工序37-40
• 4.2.1 原坯料的锻前加热工序分析37-39
• 4.2.2 原坯料加热工序的优化39-40
• 4.3 钢球锻造变形工序分析40-44
• 4.3.1 钢球锻件的锻造比40-42
• 4.3.2 钢球锻造过程中的主变形方向42-44
• 4.4 钢球锻造变形工序的优化44-47
• 4.5 本章小结47-48
• 第五章 钢球锻造径向变形实验及结果分析48-56
• 5.1 40Mn2钢球锻造径向变形实验48-49
• 5.2 锻造径向变形实验49-51
• 5.2.1 锻造径向变形实验材料49-50
• 5.2.2 模拟锻造径向变形实验结果与分析50-51
• 5.3 钢球的裂纹产生模拟实验51-54
• 5.3.1 钢球的裂纹产生模拟实验材料与研究方法51-52
• 5.3.2 实验结果与分析52-54
• 5.4 本章小结54-56
• 第六章 结论与展望56-58
• 6.1 本课题的结论56-57
• 6.2 本课题的后期展望57-58
• 参考文献58-61
• 硕士期间发表的论文61-62
• 致谢62-63

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本文编号：568802