Ang roller shaft ay gawa sa 40CrMnMoA na bakal na may netong bigat na 36.6 tonelada, na gawa mula sa isang 60.5-toneladang steel ingot. Kasama sa proseso ng paggawa nito ang: pagtunaw, paghahagis → pagpapanday → paggamot sa init pagkatapos ng pagpapanday → magaspang na makinarya → pagsusuri sa ultrasonic. Sa panahon ng pagsusuri sa ultrasonic, ang mga patuloy na depekto na lumalagpas sa tinukoy na mga limitasyon ay natukoy sa dulo ng nozzle, na ang pinakamataas na katumbas na diyametro ay ∅6 mm, na ipinamahagi sa loob ng gitnang saklaw na ∅350 mm. Ang tiyak na distribusyon ng depekto ay ipinapakita sa Figure 1; ayon sa mga pamantayan, ang shaft ay itinuring na hindi sumusunod, at ang pagpapanday ay itinapon. Upang masuri ang sanhi ng mga depekto, ang mga sample ay kinolekta mula sa lugar na pinakamalubhang naapektuhan para sa pagsusuri ng depekto; ang eksaktong mga lokasyon ng pagkuha ng sample ay ipinahiwatig ng mga kahon sa Figure 1.

1.1 Pagsubok sa Mababang Magnipikasyon

Sa mga lokasyong ipinapakita sa Figure 1, ang mga ispesimen ng bali at mga piraso ng pagsubok na mababa ang magnification ay tinipon para sa pagsusuri. Ang mga piraso ng pagsubok na mababa ang magnification ay giniling at isinailalim sa isang hot acid etching test; pagkatapos ng acid washing, ang mga ito ay naobserbahan sa loob ng isang tinukoy na panahon. Isang depekto sa bitak ang natukoy sa gitna ng piraso ng pagsubok, na may makinis at mahusay na tinukoy na mga gilid ng bitak. May mga hindi metal na inklusyon sa loob ng bitak, at maraming mga parang-tuldok na inklusyon ang naobserbahan malapit sa bitak. Ipinahihiwatig ng paunang pagsusuri na ang depektong ito ay isang slag-inclusion crack. Walang ibang mga depekto tulad ng parang-tuldok na segregasyon o porosity ang nakita. Ang isang lokal na pinalaking view ng depekto ay ipinapakita sa Figure 2.

1.2 Pagsusuri ng Makrobali

Ang ispesimen ng bali ay isinailalim sa isang slotting at crushing fracture sa likurang bahagi ng lokasyon ng depekto. Ang morpolohiya ng nabali na ibabaw pagkatapos ng pagbukas ay ipinapakita sa Figure 3. Mapapansin na ang ibabaw ng bitak ay lumilitaw na kulay abo kapag nabuksan sa ilalim ng mababang magnification, na may maraming kulay abong depekto na katabi ng ibabaw ng bitak; ang mga depektong ito ay malamang na mga depekto ng slag inclusion. Ang bali ay nagpapakita ng mala-kristal na morpolohiya ng bali. Ang localized magnified morphology ng depekto ay ipinapakita sa Figure 4.

1.3 Pagsusuring Kemikal

Ang mga sample ay kinolekta mula sa mga specimen na may mababang magnification para sa pagsusuri ng kemikal na komposisyon, at ang mga resulta ay makikita sa Table 1. Gaya ng ipinapakita sa Table 1, ang kemikal na komposisyon ng mga sample ay sumusunod sa mga kinakailangan ng JB/T 6396-2006. Bagama't medyo mababa ang nilalaman ng C, natutugunan nito ang pinahihintulutang mga limitasyon sa paglihis para sa komposisyon ng bakal na tinukoy sa GB/T 222. Ang mga konsentrasyon ng lahat ng iba pang elemento ay nasa loob ng tinukoy na mga saklaw, na nagpapatunay na ang kemikal na komposisyon ay kwalipikado.

1.4 Pagsusuring Metalograpikal

Ang mga sample ay kinolekta mula sa lokasyon ng depekto ng ispesimen ng bali para sa pagsusuring metalograpiko. Pagkatapos ng paggiling at pagpapakintab, ang mikroskopikong pagsusuri ay nagpakita ng maraming hindi metal na mga inklusyon sa paayon na seksyon ng ispesimen; ang mga litrato ng mga inklusyong ito ay ipinapakita sa Figure 5. Kasunod ng pag-ukit gamit ang 4% nitric acid-alcohol solution, ang microstructure ay nagpakita ng isang komposisyong pearlite-ferrite na may normal na mga katangiang metalograpiko. Ang base metallographic na imahe ay ipinapakita sa Figure 6.

1.5 Pagsusuri ng Mikroskopiyang Elektron

Ang mga sample ay kinolekta sa mga lokasyon na ipinapakita sa Figure 3 para sa pagsusuri ng scanning electron microscopy (SEM). Ang morpolohiya ng inclusion sa ilalim ng SEM ay ipinapakita sa Figure 7. Ang morpolohiya ng fracture ng substrate ay nagpapakita ng mga katangian ng dislocation fracture, tulad ng ipinapakita sa Figure 8. Ang pagsusuri ng energy dispersive spectroscopy (EDS) ng inclusion ay nagsiwalat na ang komposisyon nito ay pangunahing binubuo ng mga elemento tulad ng Al, Si, at Ca, tulad ng inilalarawan sa Figures 9 at 10.

2 Pagsusuri at Talakayan

Ang roll shaft forging ay nagpapakita ng malalang depekto sa mababang magnification, na may maraming non-metallic inclusions na nakikita sa ilalim ng mataas na magnification. Ang scanning electron microscopy at energy dispersive spectroscopy analysis sa mga malubhang apektadong fracture surface ay nagsiwalat na ang mga depekto ay pangunahing binubuo ng aluminum (Al), silicon (Si), at calcium (Ca). Dahil ang Al, Si, at Ca ay hindi ang pangunahing alloying elements ng 40CrMnMoA roll shaft forging kundi ang mga pangunahing bahagi ng heating and diffusion deoxidizer (Si-Al-Ca-Ba powder) na ginagamit sa pagtunaw, ang mga depektong ito ay kinikilala bilang mga deoxidation product inclusions na naglalaman ng aluminum, silicon, at calcium. Batay sa komposisyon ng mga inclusions, ang deoxidation method na ginamit, at ang mga lokasyon ng depekto, napagpasyahan na ang mga inclusions na ito ay nabuo nang ang mga deoxidation product ay hindi ganap na tumaas o nakulong ng mga oxide film habang nagtutunaw, na kasunod na pumasok sa ingot kasama ang tinunaw na bakal habang naghahagis. Sa kasunod na proseso ng pagpapanday, ang 浇口 ay hindi ganap na natanggal, na sa huli ay nagresulta sa malalang depekto na lumampas sa mga katanggap-tanggap na limitasyon at nagiging depekto ang mga pagpapanday.

3 Konklusyon

Ang labis na depekto sa roller shaft forging na ito ay ang pagsasama ng slag, kung saan ang mga pangunahing bahagi ay mga elementong tulad ng Al, Si, at Ca.