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        不同車加工和熱處理工藝對套圈變形的影響分析

        2016-07-24 13:21:58周硯田
        軸承 2016年5期
        關鍵詞:套圈外徑內(nèi)圈

        周硯田

        (瓦房店軸承集團有限責任公司,遼寧 瓦房店 116300)

        眾所周知,軸承套圈熱處理變形是不可避免的,由于其影響因素非常復雜,給磨削效率的提高帶來了重重困難。因此,研究軸承套圈熱處理變形的影響因素,找出減小變形的方法是提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少磨削次數(shù)的重要課題。

        在實際生產(chǎn)中,影響熱處理變形的因素主要包括車加工方法、淬火加熱速度、淬火介質(zhì)及攪油速度等。

        1 車加工方法對套圈變形的影響

        車加工設備和方法對車加工套圈變形的影響見表1。由表可知:一次車削時,由于設備的限制,套圈車削后內(nèi)、外徑變動量較大,且合格率低;二次車削時,采用數(shù)控車床,內(nèi)、外徑變動量均符合標準要求。

        表1 車加工設備和方法對軸承套圈車工內(nèi)、外徑變動量合格率的影響Tab.1 Effect of equipment and method of turning process on qualified rate of inner and outer diameter variation

        2 不同熱處理工藝對套圈變形的影響

        2.1 熱處理工藝試驗

        選取GCr15鋼制32222圓錐滾子軸承內(nèi)、外圈各600件(12組,每組50件),外圈外徑 φ200 mm,寬度46mm;內(nèi)圈內(nèi)徑φ152mm,寬度53mm,進行熱處理試驗。設備及試驗工藝參數(shù)見表2。設備有4個加熱區(qū),總加熱時間=推料拍節(jié)×爐內(nèi)爐盤數(shù)。

        表2 32222套圈淬回火工藝參數(shù)Tab.2 Process parameters for quenching and tempering of ring for bearing 32222

        2.2 外圈熱處理后試驗結(jié)果

        32222外圈分別經(jīng)一次、二次車削熱處理后的外徑變動量及脹縮量見表3。計算可知,經(jīng)一次車削熱處理后外圈外徑變動量平均合格率為73.3%,經(jīng)二次車削熱處理后外圈外徑變動量平均合格率為89.08%,后者比前者提高了15.78%。

        表3 不同車削方式下32222外圈熱處理后的外徑變動量及脹縮量Tab.3 Outer diameter variation and amount of swelling and shrinking after heat treatment of outer ring of bearing 32222 under different turning methods

        分級油淬火的外圈熱處理后的平均外徑變動量合格率為78.56%;鹽浴馬氏體淬火的外圈熱處理后的平均外徑變動量合格率為83.37%。

        正常溫度加熱的熱處理變形合格率為81.3%;高溫快速加熱的熱處理變形合格率為81%。

        高速(1 500 r/min)攪油熱處理變形合格率為76.4%;低速(1 000 r/min)攪油熱處理變形合格率為86%。

        分級油淬火的一次車削外圈熱處理后的外徑尺寸平均脹大0.15 mm;分級油淬火的二次車削外圈熱處理后的外徑尺寸平均脹大0.01 mm。

        2.3 內(nèi)圈熱處理后試驗結(jié)果

        32222內(nèi)圈分別經(jīng)一次、二次車削熱處理后的內(nèi)徑變動量及脹縮量見表4。

        表4 不同車削方式下32222內(nèi)圈熱處理后的內(nèi)徑變動量及脹縮量Tab.4 Inner diameter variation and amount of swelling and shrinking after heat treatment of inner ring of bearing 32222 under different turning methods

        由表4可知,一次車削熱處理后內(nèi)徑變動量平均合格率為67%,二次車削熱處理后內(nèi)徑變動量平均合格率為81%,后者比前者提高了14%。

        分級油淬火的內(nèi)圈熱處理后的內(nèi)徑平均變動量合格率為70.375%;鹽浴馬氏體淬火的內(nèi)圈熱處理后的內(nèi)徑平均變動量合格率為81.25%。

        正常溫度加熱的熱處理變形合格率為76.75%;高溫快速加熱的熱處理變形合格率為64%。后者比前者降低了12.75%。

        高速攪油熱處理變形合格率為70.1%;低速攪油熱處理變形合格率為78.1%。

        分級油淬火的一次和二次車削內(nèi)圈熱處理后的內(nèi)徑尺寸平均脹大0.09 mm。

        2.4 小結(jié)

        分析以上數(shù)據(jù)可知:

        1)一次車削由于進刀量大,造成車削應力大、變形大,從而導致套圈熱處理過程中隨著應力的釋放而變形更大。因此,應采用數(shù)控車床二次車削來解決套圈熱處理變形大的問題。

        2)淬火介質(zhì)、淬火方法對套圈淬火熱處理變形有較大的影響。冷卻方法按照軸承零件的質(zhì)量要求、形狀、壁厚及尺寸不同而有所不同[1]。選擇淬火介質(zhì)的正確原則:在保證淬硬的前提下,盡量選擇淬火烈度小的淬火介質(zhì),以減小淬火變形及開裂。為了淬火時最大限度地減小變形和避免開裂,采用分級油淬火,而非傳統(tǒng)常規(guī)的一次油冷的淬火方式。分級油淬火特點:套圈采用120℃熱油淬火,減小冷卻時的應力,然后進入10℃冷油中冷卻,使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,穩(wěn)定尺寸,提高硬度。鹽浴馬氏體淬火等溫鹽浴溫度180℃,冷卻時的應力更小,然后采用風冷,使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,穩(wěn)定尺寸,提高硬度。通過大批量試驗檢測數(shù)據(jù)可知,鹽浴馬氏體淬火變形合格率略高于分級油淬火。

        3 結(jié)論

        1)一次車削車工變形大,導致軸承套圈熱處理變形大;二次車削套圈熱處理變形合格率比一次車削高15%左右。

        2)分級油淬火的軸承套圈稍脹大。

        3)熱處理的攪油速度對熱處理變形影響較大,攪油速度越慢,熱處理變形越小,但應在保證組織和硬度的前提下。

        4)高溫快速加熱的變形合格率比正常溫度加熱的略低,但從經(jīng)濟效益的角度綜合考慮,可以實行。

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