張新玲

（哈爾濱軸承集團(tuán)有限公司質(zhì)量管理處，哈爾濱 150025）

1 前言

熱處理是將金屬材料在固態(tài)下加熱到預(yù)定的溫度，并在此溫度下保持一段時(shí)間，然后再以一定的速度冷卻到室溫的一種熱加工工藝。熱處理通過(guò)加熱和冷卻，使零件獲得適應(yīng)工作條件需要的使用性能，達(dá)到充分發(fā)揮材料潛力、提高產(chǎn)品質(zhì)量、延長(zhǎng)使用壽命的目的[1]。滾子是軸承四大件之一，熱處理后材料的性能一定程度上決定了軸承的使用壽命。目前，軸承滾子熱處理時(shí)采用的方式多數(shù)是將滾子平鋪放入料框中，然后按周期自動(dòng)送入加熱爐內(nèi)進(jìn)行熱處理加工。這種情況下，不能夠保證滾子直立擺放，料框移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的不規(guī)則位移使?jié)L子之間相互影響較大，熱處理后的滾子易產(chǎn)生表面花斑，尤其是倒角處的缺陷在后續(xù)加工過(guò)程中不易磨除；滾子之間互相接觸，導(dǎo)致加熱、冷卻不足，容易導(dǎo)致滾子硬度、金相組織不合格等質(zhì)量問(wèn)題。為提高滾子熱處理加工的品質(zhì)，設(shè)計(jì)一種軸承滾子熱處理限位裝載架，確保軸承滾子達(dá)到熱處理的技術(shù)要求。

2 限位裝載架的設(shè)計(jì)

限位裝載架包括料框（圖1）、下層架（圖2）、立柱和上層架（圖3）四個(gè)部分。

圖2 限位裝載架下層架

圖3 限位裝載架上層架

熱處理限位裝載架有效尺寸：750mm×750 mm×300mm，選取的滾子有效直徑：25～30mm，高度≥20mm。設(shè)計(jì)的料框是鏤空結(jié)構(gòu)的架體，料框的上表面設(shè)有下層架，下層架的上表面設(shè)有上層架，下層架上表面與上層架下表面之間設(shè)有立柱。滾子熱處理限位裝載架三維立體示意圖見(jiàn)圖4，每個(gè)立柱的上表面與上層架的下表面焊接固定，每個(gè)立柱的下表面與下層架的上表面焊接固定，以提高限位裝載架的穩(wěn)定性；下層架與料框之間可以拆卸連接，便于使用。上層架內(nèi)部嵌設(shè)有14×14的網(wǎng)格鋼架（架體所有材質(zhì)均采用Cr25Ni20耐熱鋼，簡(jiǎn)稱鋼架）；下層架的內(nèi)部嵌設(shè)有3×3的網(wǎng)格鋼架，下層架邊框的截面為圓形且直徑為10mm；立柱的數(shù)量為正整數(shù)，數(shù)量不小于24且不大于30。

圖4 限位裝載架三維立體示意圖

3 工作方式

進(jìn)行軸承滾子熱處理時(shí)，首先將若干滾子逐個(gè)放在上層的網(wǎng)格中（如圖5），利用上層架內(nèi)部嵌設(shè)的14×14網(wǎng)格鋼架，將裝入的軸承滾子隔離開(kāi)，以避免滾子之間相互碰撞。然后將裝有滾子的限位裝載架放入到加熱爐中進(jìn)行加熱，因料框是鏤空結(jié)構(gòu)的架體，能夠保證滾子的下表面正常受熱；同時(shí)上層架內(nèi)部嵌設(shè)的14×14的網(wǎng)格鋼架，使得加熱爐中的熱空氣能夠正常流通，確保每一粒滾子都能夠受熱均勻，從而保證了加熱過(guò)程的均勻性，使得每一粒軸承滾子達(dá)到最佳的熱處理效果。加熱結(jié)束后，將限位裝載架和滾子一起取出進(jìn)行淬火處理，完成軸承滾子的熱處理作業(yè)。

4 可行性驗(yàn)證試驗(yàn)

選取外形尺寸Φ28mm×30mm、鋼種GCr15的圓柱滾子50粒，使用上述限位裝載架，按照工藝要求進(jìn)行熱處理作業(yè)。依據(jù)GB/T4661—2002標(biāo)準(zhǔn)[2]中的要求，按照公差等級(jí)Ш級(jí)對(duì)加工后的滾子進(jìn)行百分之百檢驗(yàn)，表面質(zhì)量、殘磁、直徑尺寸偏差、直徑變動(dòng)量、批直徑變動(dòng)量、長(zhǎng)度尺寸、批長(zhǎng)度變動(dòng)量、端面跳動(dòng)均在合格范圍內(nèi)。依據(jù)GB/T34891—2017標(biāo)準(zhǔn)[3]，抽檢3粒滾子，使用AXIO V1研究級(jí)倒置材料顯微鏡、HR-150A洛氏硬度計(jì)檢測(cè)熱處理后的金相、硬度，硬度值均在標(biāo)準(zhǔn)59.0～65.0之間，金相組織3級(jí)。加工后的滾子尺寸、表面質(zhì)量、硬度、淬回火組織均合格，沒(méi)有出現(xiàn)因相互接觸、加熱冷卻不足等造成的不合格現(xiàn)象。

5 結(jié)束語(yǔ)

利用軸承滾子限位裝載架，可以對(duì)滾子進(jìn)行定量熱處理加工，可以確保每個(gè)裝載架的總重量，從而保證熱處理工藝的穩(wěn)定性。能夠做到每一粒滾子在加熱爐中受熱均勻、在淬火槽內(nèi)冷卻均勻，進(jìn)而保證了滾子的外觀質(zhì)量，使得軸承滾子能夠滿足熱處理后的質(zhì)量要求，確保提高軸承的整體質(zhì)量水平。不同的熱處理爐型使用的限位裝載架的尺寸不同，加之滾子尺寸規(guī)格較多，可根據(jù)以上方法設(shè)計(jì)出不同的滾子限位裝載架來(lái)滿足熱處理生產(chǎn)的需求。