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TTB工業智造 | 軸承制造技術(shù)——鋼球的加工

人氣:發表時間:2022-08-18

鋼球作為滾動軸承的關(guān)鍵零件,在軸(zhóu)承中起承載和傳遞載荷與運動的作用,對軸承的壽命(mìng)和振動噪聲有(yǒu)較大的影響。

 

鋼(gāng)球表(biǎo)面上的任何一點都是承(chéng)受載荷的工作面,承受周期不定的變載荷,接觸面積小,接觸應力大,鋼球受力條件比較惡(è)劣,極易産生疲勞破壞。鋼球整個表面既是加工(gōng)面(miàn)又是支(zhī)承面,因此鋼球加工技術也是機械行業(yè)中非常獨特(tè)、專業化的(de),對原材料(liào)、工藝技術、加工裝備(bèi)、工裝磨具、研(yán)磨液等要求非常(cháng)高。

 

目前,國内鋼球工藝技術水平、裝備水平、質量控制(zhì)水平以及工裝磨具水平都已達到或(huò)接近國際先進水平(píng),管理更趨精細和完善,規模化生産和經(jīng)營凸現,生産總(zǒng)量不斷擴(kuò)大。鋼(gāng)球質量水平: 批量生産公差等級G5,規格材料齊全,單粒振動達到26 dB,壽(shòu)命K值達到(基本額定壽命(mìng)試驗值 L10t 與基本額定壽命L10之(zhī)比) 達到12以上(shàng)。

1)加工工藝過程

2種主要加工工藝方法:

2)原(yuán)材料

GCr15線材由于價(jià)位适中,熱處理容(róng)易,應用最為廣泛(fàn),約占85%以上。其(qí)他,如應用在與耐久性相(xiàng)比更重視耐蝕性的場合,采用不鏽鋼鋼球;飛機等(děng)特殊用途,要(yào)求使用優于GCr15耐(nài)熱性(xìng)的(de)高速工具鋼(鎢(wū)系鋼)及耐熱鋼(M50)等,特殊用途的(de)鋼球通(tōng)常由于實施複雜的熱處理工藝(如高溫淬火、多次回火、冷處(chù)理(lǐ)等)材料成本更高,加(jiā)工成本也較高。

3)工藝(yì)裝(zhuāng)備

國内(nèi)已經形成了一整套的主力鋼球加工(gōng)工藝裝備,包括Z32,Z32G系列鋼球冷镦機及高速冷镦機,3M49,3M79系列(liè)光球機,3M46,3M76系列磨球機,3M47,3M77系列研球(qiú)機,保(bǎo)護氣氛熱處理(lǐ)爐,鋼球表(biǎo)面強化機,基于毛刷清洗與基于高強度海綿旋轉擠壓清洗的清洗機等。檢測設備主要有基于視覺系統的鋼球表面質量外觀檢查儀,基于渦流探傷(shāng)原理附帶光學、振動通道的渦(wō)流光電外觀檢查儀。光、磨、研主(zhǔ)力加工機床研磨闆(pǎn)直(zhí)徑為φ300~950(1000)mm,裝球量(liàng)20~1000 kg,機床加工精度(dù)可滿足G5鋼球的要求。

 

 

需要引起重視的問題:1.國産高速冷镦機質量仍不(bú)太穩定,可靠性較差,冷镦模具質量偏(piān)低;2. 光、磨、研設備一般為通(tōng)用設備,專線化專業布局設計有(yǒu)不少提升,效(xiào)率仍需要不(bú)斷提升;(3)光、磨、研設備自動控制(zhì)和自動化水平需進一步提高(gāo); (4)鋼球加工工序(xù)間清洗、幹燥、質量控制連(lián)線設備仍缺乏專業布局和生産;(5)鋼球(qiú)成品清洗設(shè)備适用性及(jí)清洗可靠性需提升;(6)鋼球成品外觀檢查儀器仍需完善,提高可靠性。

 

4)質量控制(zhì)方法

國内鋼球質量控制已經形成了一(yī)整套的方法,質量指标(biāo)和方法主要為:原材料(liào)質量、尺寸及(jí)尺寸精度、熱(rè)處理硬度及金相組織、表(biǎo)面缺陷。随着鋼球加工工(gōng)藝及加工裝備的完善,各鋼球制造企業在尺寸及尺寸精度、熱處理硬度等方面基本都能滿足标(biāo)準要求。還需(xū)要(yào)引起重視的(de)問題:1.原材料質(zhì)量控制(zhì)和(hé)根據鋼球(qiú)用(yòng)途進行材料選擇;2.鋼球尺寸穩定性檢(jiǎn)測與控制;3.鋼球表面強化、表面應力控制;4.鋼球表面形貌的檢(jiǎn)測與控制;5.鋼球(qiú)表面波紋度監測和控制;6.鋼球出貨質量确認;7.鋼球接觸疲勞壽命試驗與控制。

5)接觸疲勞失(shī)效

滾動疲(pí)勞的機理大緻分為内部起源型剝(bāo)表面起源型剝落兩類。内部起源型剝落主要是由于滾動接觸表(biǎo)面下的非金屬夾雜物成為起源引起(qǐ)的剝落,需要(yào)通過提高原材料純淨度來應對。表面起源型剝落與滾動軸承的使用(yòng)環境、潤滑狀态,以及(jí)滾動接觸滾動面上表面狀态(表面(miàn)粗糙度及滾動面上的傷(shāng)痕)等直接相關,其比(bǐ)内(nèi)部起源(yuán)型剝落的(de)壽命短,軸承損壞的占(zhàn)比更大。表面起源型剝落的應對策略,如對GCr15鋼球表面實施(shī)碳氮共滲處(chù)理,由于(yú)碳氮共滲處理成本(běn)偏高,更(gèng)重要的技術是運用普通的整體淬火提高(gāo)鋼球的表面硬度(dù),使壓痕難以(yǐ)形成,提高存在異物環境下的耐久性。

6)小結

鋼球仍(réng)需進一步(bù)提升質量作為首要(yào)目标(biāo),采用合理的材(cái)料純淨度評價方法,從坯料開始徹底進(jìn)行質量管理,同(tóng)時,從防止(zhǐ)不合格産品出(chū)廠(chǎng)而言,開發更高功能的自動化外觀檢查(chá)儀是必(bì)不可少的。此(cǐ)外,為提高耐久性,在要求鋼廠進一(yī)步(bù)提高材料純淨度的同時(shí),開發适應于應用場合的(de)鋼球熱處理技術等,賦予傳統(tǒng)的GCr15鋼球(qiú)以各種附加(jiā)價(jià)值。

 

近年(nián)來,随着對(duì)軸承應用需求的越(yuè)來越多樣化,高(gāo)速、高(gāo)溫(wēn)等應用條件下,用陶瓷球(如Si3N4球)替代鋼(gāng)球的新材質球,目前産量上升趨勢很快(kuài),應用需求旺盛,但待(dài)解決價格高這一課題。

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