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自行车飞轮零件及其成型模具的失效分析与加工工艺改进

李伟  
【摘要】:本文以某自行车集团多飞飞轮轮芯冷挤压模具的凸模及该集团生产的十四齿飞轮齿片为研究对象,采用光学显微镜、扫描电子显微镜观察及显微硬度测定等分析探讨了自行车多飞飞轮轮芯冷挤压凸模及十四齿齿片断裂失效的原因并对模具加工工艺与齿片零件生产工艺提出了改进措施。 对于多飞飞轮轮芯冷挤压凸模,显微组织观察发现,失效模具的显微组织中明显存在不均匀带状分布的碳化物;断口形貌及裂纹附近EDS测试分析表明,碳化物集中区为断裂裂纹发生区。模具组织中存在不均匀带状分布的碳化物是产生断裂失效的内在原因,而模具在冷挤压成型过程中形成的应力积累是导致模具在碳化物集中区断裂失效的外在诱因。建议:①进厂模具原材料进行改锻处理。②模具淬、回火温度分别调整为1210℃与560℃。③使用过程中,挤压零件3500件左右,卸下凸模,280℃去应力回火2h。 针对十四齿飞轮齿片零件的渗层及碳含量分布特点进行分析,并与日本西马诺产品比较,结果表明,对于冷挤压成型的自行车飞轮齿片毛坯,由于齿片齿牙从齿顶至齿根各区域的变形状态不同,直接渗碳处理后,对应各区域的渗层不均匀,且在高碳势渗碳处理条件下表层易于形成主要由脆性碳化物相构成的白亮区(即过渗区),特别使齿根区域渗层过渗区尺寸及显微硬度值过高而成为零件受力断裂主要源区。建议:①对冷挤压成型后的齿片在渗碳热处理前进行一次退火工艺,退火温度为650℃、保温时间10min。②渗碳过程中,初、末碳势分别调整为0.85及0.80(C%)。


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