ボールねじペアは、ねじ、ナット、ボールなどの部品で構成される機械要素です。回転運動を直線運動に、または線形運動を回転運動に変換し、高い伝送効率、高い位置決め精度、伝送の可逆性、長い耐用年数、優れた同期性能という利点を備えているため、さまざまな産業機器で広く使用されています。計器および精密CNC工作機械。近年、CNC工作機械のリニアドライブユニットとしてのボールねじペアは、工作機械業界で広く使用されており、工作機械業界の発展を大きく促進しています。
ボールねじペアをあらゆる種類の機器で使用する場合、荷重や応力の大きさが異なるため、ねじは曲げ、ねじれ、疲労、衝撃に耐えると同時に、回転部分で強い摩擦に耐えます。損傷の形態は、摩耗と疲労破壊です。したがって、ねじを設計および製造する際には、高強度と靭性、高表面硬度と耐摩耗性、高寸法安定性などの固有の性能要件が必要です。特に、大きなボールねじ（直径≥80mm）は、大きな荷重（1000KN近くまでの動的および静的荷重）を使用するため、靭性、表面硬度、耐摩耗性など、より高い要件の側面にあります。現在、国内の製造企業は、ボールねじの内部性能要件を満たすために、球状化焼鈍処理または焼入れ焼戻し処理およびその他の予熱処理、表面誘導焼入れ熱処理の後に、GCr15鋼を一般的に使用しています。
現在、大型ボールねじには中周波誘導焼入れが一般的に使用されています。製造において、ねじを研削した後のリードロッドの中周波数焼入れ（焼き戻し）後、磁気欠陥検査が、次の過程でさえ、ねじレースウェイの軸方向またはネットワーク亀裂のアークにしばしば現れることがしばしば見られます。糸の研削は肉眼でしか見られず、鉛棒のスクラップが発生します。これは、企業に直接的な経済的損失をもたらすだけでなく、問題を引き起こす多くの要因のために、企業生産の最前線のオペレーターにより大きな圧力をもたらします。筆者はボールねじの熱処理に長年携わってきました。 研削ひび割れのある多数の大型ねじの故障解析と工程追跡により、ひび割れの原因と対策をまとめ、量産により妥当性を確認しています。
中波焼入れ後のねじの研削亀裂の理由分析
1.不十分な原材料
主な性能は、GCr15材料のメッシュカーバイドグレードが標準外であるか、球状化アニーリング構造が認定されていないことです（ラメラパーライトがあります）。ひびの入った親ねじの超硬の不均一性と微細構造の分析を通じて、正味の超硬グレードが標準から外れているか、球状化焼鈍微細構造が全親ねじの約40％で不適格であることがわかります。誘導焼入れ後のねじ表面の表面硬度と内部応力の不均一な分布は、炭化物の不均一性によって引き起こされ、炭化物がより濃縮された部分の内部応力もより集中します。スクリューが研削しているとき、この部分の内部応力が材料の降伏強度を超えるため、研削亀裂が発生します。フレークパーライトの存在は、スクリューの表面での誘導焼入れ後に粗い粒子サイズをもたらし、鋼の降伏強度を低下させます。 ねじ研削時に内部応力が材料の降伏強度を超える部品では、研削亀裂が発生します。
2.送りねじの悪い中波焼入れと熱処理
これは主に、高い焼入れ温度または不十分な焼戻しとして現れます。分析と統計によると、研削割れによる送りねじは全体の約20％〜30％を占めています。
大型ボールねじを中周波数で急冷すると、中周波数の出力が高く、急冷速度が遅すぎるため、ねじの急冷温度が高くなり、急冷後のねじのマルテンサイト構造レベルが上限（マルテンサイトレベル5）、さらには制限（マルテンサイトレベル≥5）を超える場合もあります。粗いマルテンサイト構造は鋼を40％削減します。スクリュー研削のプロセスパラメータは標準ではなく、研削中に発生する研削熱はGGquot;二次焼戻しGGquot;を引き起こします。 ネジの表面に。さらに、研削熱により、スクリューの表面温度がGGquot;焼入れ温度GGquot;まで上昇します。 ねじ材料の。 研削液の冷却作用の下で、GGquot;二次焼入れGGquot; ねじの表面にが形成されるため、表面の粒子が粗くなり、鋼の降伏強度が低下し、ねじの表面に亀裂が生じます。大型ボールねじの焼入れ後は、硬化層が深くなり、内部応力（熱応力、構造変態応力を含む）が大きくなり、焼戻しが不十分（焼戻し温度が低い、または焼戻し時間が短い）、内部応力の除去が不完全です。 。スクリューを急冷して焼き戻した後、スクリューの残留内部応力は、研削中に発生する研削応力と重ね合わされます。 重ね合わせた応力が鋼の降伏強度を超えると、ねじ面に亀裂が発生します。
3.送りねじ研削のプロセスパラメータは標準ではありません。 研削割れの原因となる送りねじは全体の約30％〜40％を占めています。スクリュー研削のプロセスパラメータは標準ではなく、研削中に発生する研削熱はGGquot;二次焼戻しGGquot;を引き起こします。 ネジの表面に。さらに、研削熱により、スクリューの表面温度がGGquot;焼入れ温度GGquot;まで上昇します。 ねじ材料の。 研削液の冷却作用の下で、GGquot;二次焼入れGGquot; ねじの表面にが形成されるため、表面の粒子が粗くなり、鋼の降伏強度が低下し、ねじの表面に亀裂が生じます。
II。 管理措置
1.原材料の炭化物の不均一性と球状化焼鈍構造の制御
現在、国内のGCr15材料調達は、GB / T18254-2002 GGquot;高炭素クロム軸受鋼GGquot;を参照しています。 実装。標準5.10.1は、炭化物の不均一性を規定しています。球状焼鈍鋼の直径が60〜120mmを超える場合、炭化物ネットワークはグレード3を超えてはなりません。直径120mmを超える球状焼鈍鋼の超硬ネットワークは、購入者と購入者の合意により規定されるものとします。球状化焼鈍構造の標準5.9.2は、次のように規定しています。球状化焼鈍丸鋼、線材≤60mm、鋼管のすべてのサイズ球状焼鈍微細構造の認定レベルは2〜4です。GGgtの微細構造; 60mmの球状焼鈍鋼は、供給者と購入者の間の合意により指定されるものとします。
実際の生産では、鋼の生産量が多いため、鋼の炭化物の不均一性、GGgtの微細構造がわずかにあります。 60mmの球状化焼鈍鋼は、2〜4グレードの認定に完全に到達することは困難です。したがって、ユニットの使用は、鋼の物理的および化学的検査の工場に入る必要があります。炭化物の不均一性が少ない鋼の場合、GGquot;鍛造→正規化→球状化焼鈍GGquot; 治療を行う必要があります。球状化焼鈍鋼の微細構造が不適格であることが判明した場合、鋼と球状化焼鈍鋼の炭化物の不均一性が認定されるまで、球状化焼鈍鋼を再度処理してから製造する必要があります。
2.誘導焼入れプロセス制御
焼入れインダクタの選択と制御。焼入れインダクタは、誘導焼入れ装置の重要なコンポーネントであり、焼入れプロセスの重要なパラメータです。インダクタと硬化するワークピース（親ねじ）の間のギャップによって、GGquot;加熱効率GGquot;が決まります。 インダクタとワーク表面の実際の加熱力の。特にGCr15材料の大型ボールねじの場合、ねじの表面加熱温度は一般にGGquot;上限温度GGquot;です。 （一般的に約880℃）硬化層の深さは深くする必要があるため。 インダクタとネジの間のギャップが小さくなると、GGquot;加熱効率GGquot; インダクタのも改善されます。したがって、元の焼入れパラメータで作業すると、リードロッドの実際の焼入れ温度は高くなります。焼入れ後に得られるマルテンサイトレベルは当然高くなります。したがって、インダクタとリードロッドの間のギャップを厳密に監視および制御する必要があります。大型スクリュー焼入れインダクタは、一般的にリングスルータイプまたはハーフリングフローティングタイプを採用しています。リングスルーインダクタを使用する場合、インダクタのサイズを定期的にチェックする必要があり、GG gtの偏差がある場合は、インダクタを修理または交換する必要があります。 2mm;セミリングフローティングインダクタでは、固定インダクタとワークの隙間の位置決めブロックの厚さを定期的にチェックする必要があります。 大きな摩耗（GG gt; 1mm）がある場合は、ポジショニングブロックを時間内に交換する必要があります。
焼入れプロセスパラメータの定期的な検証。既存の誘導焼入れ装置は一般に電気的パラメータおよびその他の間接的パラメータ（電流、電圧、出力電力、相対移動速度）を使用して熱的パラメータ（加熱温度、加熱時間）を制御するため、装置の安定性はスクリュー焼入れの品質。したがって、機器（焼入れインダクタを含む）が過剰に修理されたり、電気部品が交換されたりした場合は、焼入れプロセスのパラメータを再確認する必要があります。同時に、通常の製造プロセスでは、元の焼入れプロセスのパラメータを定期的に検証して、製造プロセスの長期的な有効性と制御性を確保する必要があります。焼入れ後、親ねじが十分に焼き入れされていることを確認してください。多数のテストを通じて、GG quot; 160〜180℃/ 8h /空冷GGquot;の二次焼戻しプロセスが見つかりました。 大型ねじの誘導焼入れ工程による内部応力を効果的に解放・除去し、研削後の割れ速度を大幅に低減します。
3.粉砕プロセス制御
GG quot;各フィードの粉砕量を減らす方法、複数フィードGG quot; およびGGquot;研削-安定した表面温度-研削GGquot; 親ねじ表面の研削熱と研削応力を効果的に低減し、GGquot;二次焼入れGGquot;の現象を防ぐことができます。 またはGGquot;二次焼戻しGGquot; 親ねじ研削中、GGquot;研削亀裂GGquot;の発生を回避するため。
3.有効性の確認
2006年3月から10月にかけて、586本の大型ネジ（うち504本の80mm）に対して上記の対策を講じました。100mmの53個;工程管理・検査を実施し、研削割れは発生しませんでした。内部応力下での送りねじ研削の強度と靭性は、鋼部品の降伏強度を上回り、研削亀裂が発生します。