Resumen: Se analizaron las causas de las fallas tempranas y la corta vida útil de la matriz de recalcado en frío para rodillos esféricos cortos y gruesos en uso práctico y se mejoró la estructura de la matriz de rodillos esféricos. Los resultados experimentales muestran que la vida útil mejorada del troquel ha mejorado considerablemente, mientras que la calidad de formación del rodillo también ha mejorado considerablemente.

Palabras clave: rodillo esférico; partida en frío; Moho; tipo combinado

Problemas existentes y análisis de causas

Los métodos de alimentación de los rodillos esféricos incluyen torneado y cabezal en frío. Para rodillos esféricos pequeños con un diámetro inferior a 22 mm, la máquina de cabezal en frío de estación única Z31-25 se utiliza ampliamente para la alimentación en China. Existen factores inciertos, como grandes cambios dimensionales y calidad de estampado inestable en el conformado por estampación en frío de una sola estación. Especialmente para rodillos esféricos pequeños, cortos y gruesos (con un diámetro de 15~22 mm y una longitud de 12~20 mm), en el proceso de cabezal en frío, por un lado, debido a que la dimensión longitudinal del rodillo es menor que la dimensión del diámetro. , la sección del material es propensa a deformarse y a grandes deformaciones durante el corte; Por otro lado, debido a la gran deformación de recalcado, para garantizar que el diámetro exterior del rodillo esté lleno y la superficie del extremo sea plana, la fuerza de recalcado en frío soportada por el molde durante el estampado es la mayor en relación con la forma cónica y rodillos cilíndricos. Por lo tanto, ha habido problemas tales como fallas tempranas y corta vida útil de las matrices de recalcado en frío en el proceso de recalcado en frío real.

Debido a las limitaciones de su propia longitud y tamaño, el diseño de la estructura de matriz cóncava de pequeños rodillos esféricos cortos y gruesos ha sufrido un proceso de cambio de integral (Figura 1) a grupo (Figura 2). Según el análisis de tensión de la matriz cóncava durante el mecanizado en frío, la fricción entre la barra y la matriz cóncava se produce principalmente en la región axial del chaflán del extremo pequeño del rodillo durante el procesamiento, y esta región también está sujeta a una tensión de tracción axial. . Por lo tanto, es más probable que la matriz cóncava integral falle en una etapa temprana, siendo las principales formas de falla daños en el chaflán, caída de bloques, etc. Para rodillos esféricos pequeños con un diámetro de rodillo de no más de 14 mm, la vida útil del molde cóncavo puede alcanzar los 5000 granos; Sin embargo, para rodillos esféricos pequeños con un diámetro de rodillo superior a 14 mm, la vida útil del molde cóncavo solo puede alcanzar los 2000 granos y, después de una falla, todo el molde cóncavo se desecha, lo que genera un desperdicio significativo. Además, todo el molde cóncavo se procesa utilizando GCr15, que es un molde de una sola pieza. Durante el tratamiento térmico, se utiliza el método de enfriamiento local. Debido a la baja resistencia a la compresión del GCr15 y a la capa superficial de endurecimiento durante el tratamiento térmico, el molde tiene una vida útil corta.

Figura 1 Integral Figura 2 Composición del grupo

El pequeño molde cóncavo combinado (Figura 2) adopta una estructura combinada pretensada, utilizando un anillo pretensado (manguito de transición). Esta estructura se caracteriza por separar la parte de formación del molde, sin separar los moldes superior e inferior de la manga de trabajo, y utilizar materiales de molde de alto rendimiento para procesar la cavidad de trabajo. Sin embargo, durante el proceso de cabezal en frío, el chaflán del rodillo de la matriz hembra está sujeto a la acción combinada de tensión de tracción axial, tensión de compresión radial y fricción. Este sigue siendo el eslabón más débil del troquel hembra y, cuando se utiliza, a menudo se producen fatiga temprana y grietas en el chaflán del troquel hembra.

2. Medidas de mejora

De acuerdo con los problemas existentes en la estructura del molde cóncavo de rodillos esféricos original, algunas empresas han adoptado un molde cóncavo de cuerpo 7-, con la estructura que se muestra en la Figura 3. Sin embargo, cuando se utiliza el troquel cóncavo con esta estructura para presionar Rodillos esféricos cortos y gruesos, el troquel superior del manguito de doble capa es relativamente corto y, bajo la fuerza de impacto del ciclo de rumbo en frío, el núcleo del troquel superior del manguito de trabajo es fácil de ejecutar. Para optimizar aún más la estructura del dado y mejorar la vida útil del dado, las medidas de mejora tomadas son las siguientes:

Figura 3 Troquel femenino de siete cuerpos

Se utiliza el molde cóncavo combinado pretensado y se divide la cavidad del molde. El uso de una matriz compuesta pretensada puede lograr la tensión de precompresión requerida en la capa de la matriz, reducir el desplazamiento hacia afuera de la matriz y, por lo tanto, reducir la tensión de tracción generada durante el cabezal en frío; Separar la cavidad del molde puede evitar la concentración de tensiones en el chaflán y reducir la fricción. Después de separarse, el espesor de la cubierta de doble capa es relativamente delgado, lo que es propenso a moverse hacia afuera durante el uso. Esto se puede solucionar aumentando la cantidad de interferencia o ampliando el espesor de la cubierta de doble capa. Sin embargo, debido a la versatilidad de la funda, se dan situaciones de uso repetido. Si se aumenta la cantidad de interferencia, se dañará la versatilidad de la cubierta. Por lo tanto, se decide alargar el espesor del manguito de doble capa y alargar la superficie de posicionamiento para evitar el movimiento exterior del manguito de doble capa. Considerando el espesor total del molde, el espesor de la funda de doble capa se amplía en 8-15 mm.

Dimensiones de montaje. Una vez espesada la funda de doble capa, la altura total del conjunto y la profundidad de la cavidad cambian. Por lo tanto, se mecaniza un orificio escalonado desde el extremo grande del cono interior para el manguito de trabajo en el manguito de doble capa, y se mecaniza un escalón desde la cara del extremo pequeño de la base, como se muestra en las Figuras 4 y 5. Durante el montaje, Instale los pequeños escalones de la base en el orificio interior detrás de la manga de trabajo, con un espacio entre los dos, lo que puede garantizar tanto la profundidad de la cavidad del molde como la altura total del conjunto. Además, durante el proceso de ensamblaje, la contracción de los moldes superior e inferior es inconsistente, por lo que se debe garantizar un espacio de más de 0.15 mm entre las dimensiones de separación de los moldes superior e inferior.

Figura 4 Molde superior mejorado Figura 5 Molde inferior mejorado

De acuerdo con las medidas de mejora, en la Figura 6 se muestra la estructura de la matriz de recalcado en frío mejorada para rodillos esféricos pequeños cortos y gruesos. La estructura del molde cóncavo mejorada tiene las siguientes características: el molde adopta una estructura combinada y después de que falla la parte de la cavidad , también se pueden reutilizar piezas comunes (como camisas y almohadillas para tornillos); El alargamiento de la superficie de posicionamiento del manguito de doble capa evita que el manguito de doble capa se mueva hacia afuera durante el funcionamiento; Se evita un fallo prematuro en el chaflán después de la división de la cavidad de trabajo.

Utilizando la estructura de matriz mejorada, se realizaron experimentos en matrices de estampación en frío para varios tipos de rodillos, como el 361023024. Los datos de la prueba se muestran en la Tabla 1. En la tabla, se puede ver que la vida útil mejorada de la matriz cóncava ha sido mejorado enormemente y la calidad de formación de los rodillos procesados ​​también ha mejorado enormemente.

Tabla 1 Comparación de la vida útil del molde y la calidad del procesamiento de los rodillos antes y después de la mejora

3. Conclusión

Los datos estadísticos de las pruebas de seguimiento indican que la mejora de la estructura de la matriz cóncava para rodillos esféricos pequeños, cortos y gruesos ha logrado buenos resultados y se han eliminado los modos de falla temprana como achaflanado, astillado y agrietamiento. La matriz cóncava con esta estructura se puede utilizar en grandes cantidades durante el proceso de avance y avance en frío de pequeños rodillos esféricos.

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