王智勇，程俊景，張亭亭

(洛陽軸研科技股份有限公司，河南 洛陽 471039)

1 概述

微型單滾道臺階軸是某高精度微型軸連軸承組件的關(guān)鍵零件，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。該軸為空心臺階軸，軸上有軸承滾道(滾道的幾何精度在P4以上)，臺階軸的一端帶有M5細(xì)螺紋，螺紋處壁厚為0.5 mm，軸總長為25 mm，最大外徑為7 mm，軸材料為ZGCr15高碳鉻軸承鋼。軸連軸承組件裝機時因受力會出現(xiàn)臺階軸螺紋的斷裂，影響正常使用；因此，需對此問題進(jìn)行分析。

圖1 臺階軸結(jié)構(gòu)示意圖

2 螺紋斷裂的原因分析

臺階軸的熱處理設(shè)備為雙室真空淬火爐，真空淬火油正常使用溫度為20～80 ℃。常規(guī)熱處理工藝為：預(yù)熱溫度650 ℃，保溫時間25 min;淬火溫度830 ℃，保溫時間15 min;淬火油溫40 ℃，不攪拌，冷卻10 min，出爐空冷；回火溫度為150 ℃，回火時間為3 h，出爐空冷。

上述熱處理工藝得到的臺階軸的淬、回火硬度為62.7～63.1 HRC，組織為3級，符合JB/T 1255—2001的技術(shù)條件要求。在裝機時出現(xiàn)螺紋斷裂現(xiàn)象，分析主要原因是螺紋處的硬度過高，脆性較大，裝配時在外力的影響下產(chǎn)生了斷裂。采取降低硬度的措施可降低螺紋處脆性，提高韌性，避免斷裂現(xiàn)象的發(fā)生。但由于該臺階軸尺寸小，精度要求高；因此，既要保證軸上滾道的高硬度以提高滾道的加工精度，還要保證螺紋端的硬度不能太高，以防止軸連軸承裝機時出現(xiàn)螺紋斷裂。依圖紙要求，軸上A，B，C段的熱處理硬度分別為： 46～51 HRC(A=3 mm)，46～65 HRC(B=9 mm)，61～65 HRC(C=16 mm)。

3 熱處理工藝試驗

針對微型單滾道臺階軸精度高、外形尺寸小、長徑比大的特點和軸硬度的要求，首先按原常規(guī)熱處理工藝對臺階軸進(jìn)行整體淬、回火處理，再對螺紋處進(jìn)行局部回火。局部回火使用WGH-IV-36微型高頻感應(yīng)加熱設(shè)備來完成。

根據(jù)硬度要求，將加熱電流設(shè)定為550 A，溫度400 ℃，空冷。為使臺階軸各段達(dá)到較佳的硬度，對回火時間進(jìn)行了研究，結(jié)果見表1。

表1 不同回火時間下試驗結(jié)果

由表1可知，時間的長短可以有效控制各部位回火后的硬度，1～11號試樣A段硬度高，B段和C段硬度合格；12～14號試樣A段、B段和C段硬度合格；而15～19號試樣C段硬度低，A段和B段硬度合格。因此，確定的局部高頻回火溫度為400 ℃，回火時間為7.8 s。

4 結(jié)束語

對微型帶滾道臺階軸采取高頻感應(yīng)局部回火的方法能夠有效控制軸上各部位的回火硬度，使軸上各部位的硬度符合技術(shù)要求，從而使產(chǎn)品性能滿足使用要求，有效減少或者避免了裝機軸螺紋開裂的發(fā)生。