搓絲板工作原理詳細(xì)解說——精鼎牙板

[導(dǎo)讀]：精鼎牙板模具廠生產(chǎn)銷售各類公制、英制、美制搓牙板（又名牙板、搓絲板），分別有：鋼鐵類搓牙板、不銹鋼專用型搓牙板等，規(guī)格豐富，性價(jià)比高。
搓絲板百科名片：　　搓絲板-用于搓牙機(jī)上面的兩塊方形的模版，分為兩塊，一長(zhǎng)一短，上面有牙紋，用于對(duì)螺絲光釘擠壓成型為螺紋的模具。
搓絲板是用于加工絲錐、螺栓的一種專用刀具。
搓絲板是標(biāo)準(zhǔn)緊固件行業(yè)加工螺釘和螺栓時(shí)最常用的螺紋工具，加工原理主要采用冷擠壓成型，而冷擠壓成型具有生產(chǎn)效率高、加工成本低、加工出的螺紋精度和強(qiáng)度高、表面質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。
搓絲板的結(jié)構(gòu)形式　　
搓絲板的結(jié)構(gòu)形式有活動(dòng)搓絲板和固定搓絲板兩種。

搓絲板結(jié)構(gòu)形式
搓絲板工作特點(diǎn)：
搓絲板一般采用冷滾壓成型，熱處理后不在加工，工作時(shí)齒部要承受劇烈的沖擊載荷和擠壓應(yīng)力的作用，熱處理后齒根以下3至5mm內(nèi)的硬度為58至61HRC，淬火馬氏體小于3級(jí)，齒面無脫碳。
搓絲板工作要求：
搓絲板要具有極高的硬度、耐磨性、足夠的強(qiáng)度、一定的沖擊力、抗疲勞性要強(qiáng)。
搓絲板選材要求
GB /T 972 《搓 絲 板 》 標(biāo) 準(zhǔn) 規(guī)定 搓 絲 板 采 用9SiCr、Cr12MoV 鋼制造，工作部分的硬度為59 ～2HRC，若 >62HRC 易崩齒，<59HRC 易磨損; 淬火馬氏體 <3 級(jí); 工作表面不應(yīng)有脫碳和硬度低的地方; 搓絲板表面不得有裂紋、刻痕、銹跡和磨削燒傷等影響使用性能的缺陷。
根據(jù)搓絲板的工作條件可知，選用的材料應(yīng)具備以下性能：
（1）良好的淬透性，基體硬度高，耐磨性好；
（2）尺寸穩(wěn)定性好；
（3）良好的沖擊韌性和適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度；
（4）切削加工性和熱加工性好。
因此適宜制作的常見材料為9SiCr、Cr12或Cr12MoV，但目前精鼎牙板廠采用含鎢的DC53材質(zhì)來生產(chǎn)搓絲 板，相當(dāng)于是半高速鋼的材質(zhì)，極大的提高了搓絲板的使用壽命??！
搓絲板的機(jī)械加工工藝：
搓絲板的制作路線為：下料——鍛造——球化退火——機(jī)加工——冷滾螺紋——淬火+低溫回火——磨加工
（1）鍛造：
該工序是對(duì)棒料反復(fù)鐓粗拔長(zhǎng)，目的是使碳化物分布均勻，同時(shí)改變鋼的內(nèi)部流線分布。
一般希望搓絲板的流線分布如圖所示。


（2）球化退火：
毛坯的硬度高，成分不均勻，為降低硬度和便于切削加工，也為最后的熱處理做好了組織上的準(zhǔn)備。技術(shù)指標(biāo)為：
①9SiCr鋼，硬度197~241HB
②脫碳層深度不允許超過加工余量的1/2加熱到790℃保溫2h，爐冷到710℃，再保溫7h，再爐冷到500℃，空冷。球化退火后的組織：球狀珠光體。
（3）冷滾螺紋：
它是制造過程中的關(guān)鍵工序，利用滾針加工出螺紋，其精度的高低直接影響到加工出的外螺紋的質(zhì)量因此應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)要求。
（4）搓絲板的熱處理：
①技術(shù)要求：硬度58~62HRC；淬火馬氏體小于2.5級(jí)[在金相檢查（500x）]；齒面無氧化、脫碳及麻點(diǎn)。
②工藝流程：預(yù)熱——加熱——冷卻——清洗——回火——檢查硬度——發(fā)黑——外觀檢查。9CrSi鋼制作的搓絲板的熱處理工藝如下圖



搓絲板
（5）回火工藝：
①由于Si、Cr元素的作用，提高了鋼的回火穩(wěn)定性，因此在200～230 °C回火。在這個(gè)溫度下，硬度降低很少，回火后仍具有很高的硬度。
②回火后的組織為：M回+粒狀碳化物+少量殘余奧氏體。
搓絲板失效形式及原因：
搓絲板最常見的失效形式主要有：疲勞破壞、磨損、崩刀、堆牙、牙紋剝落等。
搓絲板的失效形式主要由于冷加工、熱加工和用戶使用不當(dāng)造成。
冷加工方面：
（1）螺紋亂扣，主要是因?yàn)槁菪€不直，制造時(shí)搓絲板發(fā)生軸向位移。
（2）牙型剝落，滾制螺紋時(shí)發(fā)生錯(cuò)位造成牙型夾皮和雙牙尖，主要是因?yàn)闈L制時(shí)間過長(zhǎng)和反復(fù)多次重復(fù)，或者牙型的機(jī)構(gòu)不合理，如齒頂太尖、齒根或直角和機(jī)械加工不良，或磨削速度與進(jìn)給量過大及潤(rùn)滑冷卻不良造成磨糊和出現(xiàn)顯微裂紋等缺陷;搓絲板出廠前退磁不徹底,服役時(shí)牙紋吸附細(xì)鐵末,致使牙紋相互研磨等均會(huì)影響使用壽命。
熱處理方面：
（1）氧化脫碳——搓絲板螺紋滾壓加工成品后最終熱處理,若在非保護(hù)氣氛爐中加熱易導(dǎo)致氧化脫碳。鋼材脫碳因氧化作用使鋼材料表面碳量減少現(xiàn)象。當(dāng)氧化速度比碳(C)向金屬外層擴(kuò)散速度小時(shí)則發(fā)生脫碳,反之,氧化速度比碳向金屬外層擴(kuò)散速度大時(shí)則發(fā)生氧化,形成氧化鐵皮剝落。脫碳形成的鐵素體晶粒組織有柱狀晶粒脫碳和粒狀晶粒脫碳兩種形式,導(dǎo)致降低硬度,降低耐磨性和疲勞強(qiáng)度,服役時(shí)造成堆牙和整片牙紋剝落等早期失效。因加熱時(shí)爐內(nèi)存在O2、CO2、H2O等氣體與鋼中鐵(Fe)發(fā)生化學(xué)反應(yīng):
2Fe+O2→2FeO
Fe+CO2→FeO+CO
H2[O]+H2+3Fe+4[O]→ Fe3O4
2Fe+3[O] →Fe2O3
Fe2O3+mH2O→ Fe2O3·mH2O
鋼在爐氣作用下,鋼中碳(C)便和爐氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使模具脫碳。化學(xué)反應(yīng)式:
Fe(C)+1/2O→2Fe+CO
Fe(C)+2H2O →Fe+CH4+O2
2Fe(C)+CO2→2Fe+2CO
Fe(C)+H2O →Fe+H2+CO
奧氏體晶粒粗大——因淬火加熱溫度過高和保溫時(shí)間過長(zhǎng)或儀表控溫不準(zhǔn)與預(yù)備熱處理不當(dāng),原始組織未得到細(xì)化等原因,導(dǎo)致奧氏體晶粒顯著長(zhǎng)大至5～6級(jí)(要求10.5～11.0級(jí))。鋼奧氏體晶粒定為13級(jí),1級(jí)最粗,13級(jí)最細(xì)。1～3級(jí)為粗晶粒,4～6級(jí)為中等粗晶粒,1～4級(jí)均為過熱奧氏體晶粒,力學(xué)性能低劣,7～9級(jí)為細(xì)晶粒,10～13級(jí)為超細(xì)晶粒。晶粒愈細(xì),鋼的強(qiáng)韌性愈好,綜合力學(xué)性能愈佳,淬火獲得要求的隱晶馬氏體;晶粒愈粗,鋼的強(qiáng)韌性愈差,淬火得到脆性大的粗馬氏體組織,易導(dǎo)致牙型剝落與崩刃失效。但也不宜降低淬火加熱溫度與硬度來獲得強(qiáng)韌性,因會(huì)導(dǎo)致牙齒耐磨性降低。畸變——鋼材雖經(jīng)軋制,Cr12型鋼中共晶碳化物有一定程度破碎,但沿軋制方向呈帶狀分布,導(dǎo)致性能和畸變有明顯方向性,因此,必須進(jìn)行改鍛,擊碎共晶碳化物,使之≤3級(jí),并使鍛造纖維組織無定向分布,可有效降低畸變。其次,搓絲板齒形是滾壓成形的,表面存在較大內(nèi)應(yīng)力,在滾壓過程中,因受力不均勻和金屬流動(dòng)各部位不一致,易導(dǎo)致齒形面與底平面平行度發(fā)生畸變,必須嚴(yán)格工藝,控制畸變?cè)谠试S范圍內(nèi)。
腐蝕——Cr12型鋼屬高碳高鉻萊氏體鋼,組織中有(Fe·Cr)7C3型共晶碳化物偏析嚴(yán)重,一般為3～7級(jí),經(jīng)反復(fù)多次雙十字形鐓拔鍛造可降低2～3級(jí),該模要求共晶碳化物≤3級(jí),最佳1～2級(jí)。試驗(yàn)表明,腐蝕程度隨共晶碳化物偏析與鋼材增大愈嚴(yán)重（如下表）

腐蝕關(guān)系
表1實(shí)驗(yàn)表明,必須嚴(yán)格選材,其共晶碳化物≤1～2級(jí)最佳,不合格者不投產(chǎn),或通過改鍛達(dá)標(biāo),產(chǎn)品應(yīng)在真空電爐、保護(hù)氣氛爐和使用TiO2+SiC高溫脫氧劑充分脫氧鹽浴爐中進(jìn)行淬火加熱。
用戶使用不當(dāng)：
當(dāng)兩只模具對(duì)位不正,搓絲發(fā)生軸向位移,使牙紋受到擠壓和剪切兩種應(yīng)力作用;被搓螺紋坯件硬度過高和不均勻或被搓螺紋坯件淬火后未經(jīng)回火混入;被搓螺紋坯件帶有氧化皮、砂輪粒子及污物和未加潤(rùn)滑劑等均會(huì)導(dǎo)致崩牙與早期磨損失效。研究表明,GW30合金有比Cr12型鋼更高的硬度、耐磨性和微小畸變,又可進(jìn)行冷熱加工,熱處理強(qiáng)化和鍛壓形變,填補(bǔ)了硬質(zhì)合金與工模具熔煉鋼之間的空白。
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