不銹鋼軸承的加工

1、 軸承2005年第3期10-13C N41-1148TH Bearing 2005,N o. 39Cr18不銹鋼軸承的加工王玉金, 葉健熠, 李紅, 方芳, 譚曙光(洛陽軸承研究所, 河南洛陽471039摘要:對(duì)9Cr18不銹鋼軸承零件冷、熱加工工藝技術(shù)進(jìn)行了綜合討論分析, 給出了關(guān)鍵的工藝參數(shù)。關(guān)鍵詞:滾動(dòng)軸承; 不銹鋼軸承; 冷加工; 熱加工中圖分類號(hào):TH133.33;TH162. 1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1000-3762(2005 03-0010-041鍛造1. 19Cr18鍛造工藝規(guī)范9Cr18鋼中含有復(fù)雜的碳化物(Fe 、Cr 7C 3, 加熱時(shí)溶于奧氏體的速度緩慢, 同時(shí)9C

2、r18鋼的導(dǎo)收稿日期:2004-05-20作者簡(jiǎn)介:王玉金, 男, 洛陽軸研科技股份有限公司常務(wù)副總經(jīng)理、教授。熱性較差, 因此, 鍛造加熱時(shí)速度應(yīng)緩慢。加熱溫度過高或在高溫區(qū)停留時(shí)間過長(zhǎng), 易產(chǎn)生孿晶而破壞鋼的性能。又因?yàn)樵撲摰拇阃感暂^好而導(dǎo)熱性差, 鍛造后的冷卻也必須緩慢, 否則易產(chǎn)生裂紋。若停鍛溫度過高, , 粗大的。該, 。振動(dòng)值dB未注脂注脂后2727321833346153536141237382743940225異常聲套為了能更好地評(píng)價(jià)軸承的噪聲水平, 在實(shí)際測(cè)量中, 對(duì)每一套軸承測(cè)量其正面和反面各均布三點(diǎn)的振動(dòng)值, 取較大的測(cè)試值作為軸承的有效振動(dòng)值。(1 從表2中可以看出,

3、低噪聲潤(rùn)滑脂能大大降低軸承的振動(dòng)和噪聲, 注脂后100%達(dá)到Z 2組要求(40dB , 有98%達(dá)到Z 3組要求(38dB , 產(chǎn)品有一定的儲(chǔ)備精度。受機(jī)床穩(wěn)定性、磨削過程中砂輪質(zhì)量和砂輪修整質(zhì)量的不均勻性、溝道超精過程中油石和油石更換及修整質(zhì)量的不均勻性等一些系統(tǒng)難以避免因素的影響, 整個(gè)工藝系統(tǒng)在滿足工藝加工精度要求的情況下, 有一定的波動(dòng)性, 所以表2中的振動(dòng)值數(shù)據(jù)有一定的分散度。(2 在測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)有5套軸承單面測(cè)試的振動(dòng)值比較高, 洗去潤(rùn)滑脂, 拆卸后發(fā)現(xiàn)溝道有一邊超精質(zhì)量較差, 留有砂輪花。這說明油石的擺動(dòng)中心和溝道磨削后的溝曲率中心有一定偏差, 影響了溝道的表面加工質(zhì)量。由揚(yáng)聲

4、器的放大聲音信號(hào)判斷出有5套有明顯異常聲, 觀察其內(nèi)部的潤(rùn)滑脂發(fā)現(xiàn)有異物侵入, 溝道的超精質(zhì)量不高。7結(jié)束語(1 通過對(duì)6204E 采用新工藝進(jìn)行2000套試制, 其最終的振動(dòng)值測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了此工藝的可行性和有效性, 為生產(chǎn)低噪聲軸承積累了可取的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。(2 提高端面、外徑的定位精度, 為軸承溝道的磨削、超精提供良好的工藝基準(zhǔn), 有利于加工出良好的溝道表面質(zhì)量。調(diào)整溝道超精的工藝參數(shù), 使其表面形成均勻、細(xì)膩的條狀紋路, 能有效地降低軸承的振動(dòng)和噪聲水平。(3 改善軸承的裝配質(zhì)量, 嚴(yán)格執(zhí)行工藝規(guī)范, 杜絕軸承工作表面的磕碰傷, 也是降低軸承振動(dòng)和噪聲的有效措施。參考文獻(xiàn):1楊曉蔚. 國(guó)外低

5、噪聲軸承技術(shù)發(fā)展J.軸承,2002(4 :31-34.2周福章, 夏新濤, 周近民等. 滾動(dòng)軸承制造工藝學(xué)M.西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社,1993.3李興林, 吳寶杰, 劉慶廉. 低噪聲密封軸承潤(rùn)滑脂選用及機(jī)理分析J.軸承,2004(4 :39-42.4宋麗, 孫立明, 馬美玲. 深溝球軸承噪聲測(cè)試分析J.軸承,2003(3 :34-36.(編輯:杜迎輝 王玉金等:9Cr18不銹鋼軸承的加工119Cr18鋼的鍛造溫度范圍及加熱冷卻規(guī)范見表1。表19Cr18不銹鋼鍛造工藝規(guī)范毛坯工序鍛造套圈加熱溫度預(yù)熱800850終熱10801120預(yù)熱800850終熱10501100預(yù)熱800850終熱1100

6、1120920940850停鍛溫度冷卻擴(kuò)孔(鍛件直徑d <100mm 不低于9001、石灰中冷卻2、在300400爐中冷卻3、在保溫箱中冷卻擴(kuò)孔(鍛件直徑d 100mm 鋼球熱沖球1. 2加熱冷卻操作要求(1 嚴(yán)格注意爐溫, 如果高溫區(qū)停留時(shí)間過使刀具的磨損加劇。由于不銹鋼的這些特殊性質(zhì), 在車加工中, 刀具材料、切削速度、進(jìn)給量及切削液的選擇都是影響套圈加工效率和質(zhì)量的關(guān)鍵因素。2. 1刀具材料及幾何形狀長(zhǎng), 應(yīng)注意檢驗(yàn)內(nèi)部組織。發(fā)現(xiàn)有孿晶或粗大的網(wǎng)狀碳化物應(yīng)作報(bào)廢處理或作消除孿晶等缺陷的處理, 以避免此類缺陷流入成品中去。(2 回爐再加熱時(shí), 溫度應(yīng)控制在下限。(3 每次的裝料不能太

7、多; 應(yīng)經(jīng)常翻動(dòng)。(4 高溫的保溫時(shí)間要嚴(yán)格控制在0. 2D (min 以下(D 為棒料直徑,mm 。1. 3鍛造的操作要求(1 , 首先, 由于9Cr18, 。因此, 要, 良好的耐磨性?，F(xiàn)常用的, Y T 類強(qiáng)度高, 抗沖擊和抗震性好, 但耐磨性較差; YG 類不耐沖擊。最終確定用Y W1, 其耐熱性較好, 能承受一定的沖擊載荷。有裂紋, (2 , 預(yù)熱溫度在300左其次, 合理選擇刀具角度是保證加工質(zhì)量和刀具壽命的重要因素, 其中前角的影響較大。車削不銹鋼時(shí), 采用較大前角使切削鋒利, 能保證加工面質(zhì)量, 使切屑對(duì)前刀面的壓力小, 切削力和切屑變形也較小, 不易產(chǎn)生積屑瘤。為了保護(hù)切削刃

8、, 后角應(yīng)適當(dāng)減小, 粗車刀的后角應(yīng)稍小, 可取5°7°。同時(shí)還要勤于觀察刀具磨損情況, 及時(shí)右。(3 鍛造過程中不能用水冷卻模具, 以免毛坯接觸水引起材料開裂。(4 模具可采用石墨為主的潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑。(5 因?yàn)?Cr18的延伸性能較差, 模具應(yīng)采用易于金屬流動(dòng)的結(jié)構(gòu)。更換刀具, 提高工件表面質(zhì)量和尺寸精度。2車削加工由于9Cr18不銹鋼鍛造溫度范圍窄, 材料成形性和流動(dòng)性差, 致使鍛造毛坯時(shí)的尺寸精度、回火硬度與回火組織都很難保證。為此, 國(guó)內(nèi)在不銹鋼軸承生產(chǎn)中, 有很大比例直接用磨光棒料車成形, 而不用鍛坯加工。為提高材料利用率, 可采用大直徑棒料進(jìn)行套車加工。由于合金元

9、素的加入, 使不銹鋼的拉伸、屈服強(qiáng)度、塑性和韌性都增高, 切削加工性變差。不銹鋼的強(qiáng)度, 特別是高溫強(qiáng)度和硬度高, 切削時(shí)的變形大, 切削力及切削熱亦大, 而導(dǎo)熱性差, 使刀具易發(fā)熱和產(chǎn)生塑性變形, 降低了刀具的切削能力,2. 2切削速度車加工不銹鋼時(shí), 切削速度要較軸承鋼高, 這樣切屑底層與刀具前刀面摩擦產(chǎn)生的溫度增高, 使這一薄層金屬變軟, 甚至已成微熔狀態(tài), 形成潤(rùn)滑膜, 能起到一種特殊的潤(rùn)滑作用, 使切削變形減小。因此提高切削速度可減小車削加工變形及切削力, 降低表面粗糙度。2. 3切削液從切削力分布不均勻狀況以及切削溫度高等特性可以看出,9Cr18不銹鋼的切削加工性很差, 散熱性也差

10、。因此在加工中應(yīng)加入切削液, 它能帶走切削區(qū)的大量熱, 降低切削溫度, 減小熱變形及刀具磨損, 及時(shí)沖走碎屑, 提高加工效率。 12軸承2005. . 33不銹鋼軸承零件的熱處理3. 1退火3. 1. 1去應(yīng)力退火先應(yīng)選擇合理的退火溫度。9Cr18鋼退火溫度范圍較寬, 在800900間均可得到合格的組織和硬度。在實(shí)際生產(chǎn)中多選用850890, 在此溫度退火后套圈(116213外圈 硬度試驗(yàn)值為242229H B 。9Cr18鋼退火雖然也要選擇適當(dāng)?shù)睦鋮s速適用于冷沖球的退火, 目的是去除冷沖球的應(yīng)力, 常用工藝為600650×46h 。3. 1. 2球化退火度, 但退火冷卻速度對(duì)硬度的

11、影響沒有G Cr15鋼那樣大, 在小于90h 的冷速下均可得到合格的硬度和組織, 一般在生產(chǎn)中可選用3090h 的冷卻速度。從表2可看出, 等溫退火時(shí)等溫溫度高, 退火硬度則低, 反之則高。退火組織雖皆為粒狀珠光體, 但等溫溫度高者, 珠光體較粗。等溫工藝規(guī)范700停留3h 后以30h 冷至600出爐球化退火有低溫退火、一般退火和等溫退火。低溫退火主要用于套圈和滾動(dòng)體淬火欠熱返修前的退火(其實(shí)質(zhì)為高溫退火 , 常用工藝為600650×46h 。一般退火和等溫退火是鍛制毛坯球化退火的主要方式, 無論采用等溫退火, 還是一般退火, 首退火溫度表2退火等溫溫度對(duì)9Cr18鋼硬度的影響硬度H

12、 B246241237850保溫2h 后快冷至等溫溫度730停留3h 后以30600出爐750停留3h h 600在實(shí)際生產(chǎn)中采用730等溫, 適的組織和硬度。尺寸而定, 3. 29Cr18、電爐、真:為了消除零件磨削應(yīng)力, 進(jìn)一步穩(wěn)定組織, 提高零件的尺寸穩(wěn)定性, 還必須對(duì)磨加工后的零件進(jìn)行附加回火。附加回火的溫度比正?；鼗饻囟鹊?030, 通常選用120140, 保溫34h ; 對(duì)D 級(jí)以上的精密軸承零件可進(jìn)行兩次附加回火。綜合上述, 對(duì)9Cr18軸承零件推薦以下兩種典型熱處理淬回火工藝。(1 對(duì)于要求硬度6062HRC 和尺寸穩(wěn)定性稍高的軸承零件, 其工藝曲線見圖1。(2 對(duì)尺寸穩(wěn)定性要

13、求特別高的精密軸承零件, 其淬火、冷處理及回火工藝曲線見圖2。3. 4退火及淬回火質(zhì)量檢查9Cr18鋼軸承零件退火及淬回火后質(zhì)量控制空爐中進(jìn)行淬火加熱, 淬火后的顯微組織應(yīng)為隱晶及細(xì)小結(jié)晶馬氏體、殘留奧氏體及一次、二次碳化物。9Cr18鋼淬火溫度一般選用850860預(yù)熱,10501100加熱保溫, 每毫米壁厚保溫時(shí)間約為11. 5min , 冷卻介質(zhì)一般是3060的10或20機(jī)械油或N 2氣。#為了使9Cr18鋼制軸承具有較高的尺寸穩(wěn)定性與硬度, 淬火后進(jìn)行冷處理是必要的。冷處理溫度為-75-80, 時(shí)間為11. 5h 。還可采進(jìn)行深冷處理, 時(shí)間為1h 。用液氮(-1963. 3回火按JB

14、T 1460-2002標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。值得注意的是9Cr18鋼的孿晶碳化物, 孿晶碳化物的產(chǎn)生原因及其對(duì)性能影響的詳細(xì)資料還不充分, 但其不是淬火過程中產(chǎn)生的, 目前都認(rèn)為是由于鍛造工藝不當(dāng)產(chǎn)生的。孿晶碳化物的產(chǎn)生與否受鍛軋的始終溫度、變形量大小及冷速大小諸因素的影響。經(jīng)冷處理后的零件, 待恢復(fù)到室溫后應(yīng)及時(shí)回火, 以防止裂紋的產(chǎn)生?；鼗饻囟仁歉鶕?jù)軸承的工作溫度、鋼材的性能及其具體要求而決定的?；鼗饻囟缺仨毐容S承的工作溫度高3050, 以保證軸承零件在使用條件下的尺寸和性能的穩(wěn)定性, 采用46h 保溫的回火時(shí)間即可。一般以150160回火, 其綜合力學(xué)性能較好, 在2004磨削與超精不銹鋼材料在磨削

15、過程中極易產(chǎn)生燒傷和裂以下回火其抗蝕性能較好。 王玉金等:9Cr18不銹鋼軸承的加工13圖19Cr18 鋼軸承熱處理工藝曲線圖29Cr18鋼精密軸承熱處理工藝曲線紋。加工中磨具的選擇、進(jìn)給速度和冷卻條件對(duì)防止燒傷、裂紋的產(chǎn)生都起到?jīng)Q定性作用。(1 磨削平面工序的砂輪選用樹脂結(jié)合劑砂輪。這種砂輪強(qiáng)度高, 有一定的彈性, 自銳性能好, 具有拋光能力, 可獲得較光潔的磨削表面。同時(shí)減小進(jìn)給量、加強(qiáng)冷卻等可以有效地防止平面的燒傷。(2 單晶剛玉為單顆粒球狀晶體, 強(qiáng)度與韌性比棕剛玉、白剛玉高, 具有良好的多棱多角的切削刃, 切削能力較強(qiáng), 適于磨削不銹鋼、高釩鋼、高速鋼等高硬、高韌性材料及易變形、易燒傷的工件, 也適用于高速磨削和低粗糙度磨削; 微晶剛玉的磨料由許多微小晶體組成, 韌性大, 強(qiáng)度高, 工作時(shí)呈微刃破碎, 自銳性能好, , 適于磨削不銹鋼、軸承鋼、特種球墨鑄鐵等較難磨材料, 也適于成形磨、切入磨、高速磨及鏡面磨等精加工。結(jié)合這兩種磨料的優(yōu)點(diǎn), 采用單晶剛玉和微晶剛玉混