不锈钢轴承的加工

1、 轴承2005年第3期10-13C N41-1148TH Bearing 2005,N o. 39Cr18不锈钢轴承的加工王玉金, 叶健熠, 李红, 方芳, 谭曙光(洛阳轴承研究所, 河南洛阳471039摘要:对9Cr18不锈钢轴承零件冷、热加工工艺技术进行了综合讨论分析, 给出了关键的工艺参数。关键词:滚动轴承; 不锈钢轴承; 冷加工; 热加工中图分类号:TH133.33;TH162. 1文献标识码:B文章编号:1000-3762(2005 03-0010-041锻造1. 19Cr18锻造工艺规范9Cr18钢中含有复杂的碳化物(Fe 、Cr 7C 3, 加热时溶于奥氏体的速度缓慢, 同时9C

2、r18钢的导收稿日期:2004-05-20作者简介:王玉金, 男, 洛阳轴研科技股份有限公司常务副总经理、教授。热性较差, 因此, 锻造加热时速度应缓慢。加热温度过高或在高温区停留时间过长, 易产生孪晶而破坏钢的性能。又因为该钢的淬透性较好而导热性差, 锻造后的冷却也必须缓慢, 否则易产生裂纹。若停锻温度过高, , 粗大的。该, 。振动值dB未注脂注脂后2727321833346153536141237382743940225异常声套为了能更好地评价轴承的噪声水平, 在实际测量中, 对每一套轴承测量其正面和反面各均布三点的振动值, 取较大的测试值作为轴承的有效振动值。(1 从表2中可以看出,

3、低噪声润滑脂能大大降低轴承的振动和噪声, 注脂后100%达到Z 2组要求(40dB , 有98%达到Z 3组要求(38dB , 产品有一定的储备精度。受机床稳定性、磨削过程中砂轮质量和砂轮修整质量的不均匀性、沟道超精过程中油石和油石更换及修整质量的不均匀性等一些系统难以避免因素的影响, 整个工艺系统在满足工艺加工精度要求的情况下, 有一定的波动性, 所以表2中的振动值数据有一定的分散度。(2 在测试过程中发现有5套轴承单面测试的振动值比较高, 洗去润滑脂, 拆卸后发现沟道有一边超精质量较差, 留有砂轮花。这说明油石的摆动中心和沟道磨削后的沟曲率中心有一定偏差, 影响了沟道的表面加工质量。由扬声

4、器的放大声音信号判断出有5套有明显异常声, 观察其内部的润滑脂发现有异物侵入, 沟道的超精质量不高。7结束语(1 通过对6204E 采用新工艺进行2000套试制, 其最终的振动值测试结果验证了此工艺的可行性和有效性, 为生产低噪声轴承积累了可取的生产经验。(2 提高端面、外径的定位精度, 为轴承沟道的磨削、超精提供良好的工艺基准, 有利于加工出良好的沟道表面质量。调整沟道超精的工艺参数, 使其表面形成均匀、细腻的条状纹路, 能有效地降低轴承的振动和噪声水平。(3 改善轴承的装配质量, 严格执行工艺规范, 杜绝轴承工作表面的磕碰伤, 也是降低轴承振动和噪声的有效措施。参考文献:1杨晓蔚. 国外低

5、噪声轴承技术发展J.轴承,2002(4 :31-34.2周福章, 夏新涛, 周近民等. 滚动轴承制造工艺学M.西安:西北工业大学出版社,1993.3李兴林, 吴宝杰, 刘庆廉. 低噪声密封轴承润滑脂选用及机理分析J.轴承,2004(4 :39-42.4宋丽, 孙立明, 马美玲. 深沟球轴承噪声测试分析J.轴承,2003(3 :34-36.(编辑:杜迎辉 王玉金等:9Cr18不锈钢轴承的加工119Cr18钢的锻造温度范围及加热冷却规范见表1。表19Cr18不锈钢锻造工艺规范毛坯工序锻造套圈加热温度预热800850终热10801120预热800850终热10501100预热800850终热1100

6、1120920940850停锻温度冷却扩孔(锻件直径d <100mm 不低于9001、石灰中冷却2、在300400炉中冷却3、在保温箱中冷却扩孔(锻件直径d 100mm 钢球热冲球1. 2加热冷却操作要求(1 严格注意炉温, 如果高温区停留时间过使刀具的磨损加剧。由于不锈钢的这些特殊性质, 在车加工中, 刀具材料、切削速度、进给量及切削液的选择都是影响套圈加工效率和质量的关键因素。2. 1刀具材料及几何形状长, 应注意检验内部组织。发现有孪晶或粗大的网状碳化物应作报废处理或作消除孪晶等缺陷的处理, 以避免此类缺陷流入成品中去。(2 回炉再加热时, 温度应控制在下限。(3 每次的装料不能太

7、多; 应经常翻动。(4 高温的保温时间要严格控制在0. 2D (min 以下(D 为棒料直径,mm 。1. 3锻造的操作要求(1 , 首先, 由于9Cr18, 。因此, 要, 良好的耐磨性。现常用的, Y T 类强度高, 抗冲击和抗震性好, 但耐磨性较差; YG 类不耐冲击。最终确定用Y W1, 其耐热性较好, 能承受一定的冲击载荷。有裂纹, (2 , 预热温度在300左其次, 合理选择刀具角度是保证加工质量和刀具寿命的重要因素, 其中前角的影响较大。车削不锈钢时, 采用较大前角使切削锋利, 能保证加工面质量, 使切屑对前刀面的压力小, 切削力和切屑变形也较小, 不易产生积屑瘤。为了保护切削刃

8、, 后角应适当减小, 粗车刀的后角应稍小, 可取5°7°。同时还要勤于观察刀具磨损情况, 及时右。(3 锻造过程中不能用水冷却模具, 以免毛坯接触水引起材料开裂。(4 模具可采用石墨为主的润滑剂润滑。(5 因为9Cr18的延伸性能较差, 模具应采用易于金属流动的结构。更换刀具, 提高工件表面质量和尺寸精度。2车削加工由于9Cr18不锈钢锻造温度范围窄, 材料成形性和流动性差, 致使锻造毛坯时的尺寸精度、回火硬度与回火组织都很难保证。为此, 国内在不锈钢轴承生产中, 有很大比例直接用磨光棒料车成形, 而不用锻坯加工。为提高材料利用率, 可采用大直径棒料进行套车加工。由于合金元

9、素的加入, 使不锈钢的拉伸、屈服强度、塑性和韧性都增高, 切削加工性变差。不锈钢的强度, 特别是高温强度和硬度高, 切削时的变形大, 切削力及切削热亦大, 而导热性差, 使刀具易发热和产生塑性变形, 降低了刀具的切削能力,2. 2切削速度车加工不锈钢时, 切削速度要较轴承钢高, 这样切屑底层与刀具前刀面摩擦产生的温度增高, 使这一薄层金属变软, 甚至已成微熔状态, 形成润滑膜, 能起到一种特殊的润滑作用, 使切削变形减小。因此提高切削速度可减小车削加工变形及切削力, 降低表面粗糙度。2. 3切削液从切削力分布不均匀状况以及切削温度高等特性可以看出,9Cr18不锈钢的切削加工性很差, 散热性也差

10、。因此在加工中应加入切削液, 它能带走切削区的大量热, 降低切削温度, 减小热变形及刀具磨损, 及时冲走碎屑, 提高加工效率。 12轴承2005. . 33不锈钢轴承零件的热处理3. 1退火3. 1. 1去应力退火先应选择合理的退火温度。9Cr18钢退火温度范围较宽, 在800900间均可得到合格的组织和硬度。在实际生产中多选用850890, 在此温度退火后套圈(116213外圈 硬度试验值为242229H B 。9Cr18钢退火虽然也要选择适当的冷却速适用于冷冲球的退火, 目的是去除冷冲球的应力, 常用工艺为600650×46h 。3. 1. 2球化退火度, 但退火冷却速度对硬度的

11、影响没有G Cr15钢那样大, 在小于90h 的冷速下均可得到合格的硬度和组织, 一般在生产中可选用3090h 的冷却速度。从表2可看出, 等温退火时等温温度高, 退火硬度则低, 反之则高。退火组织虽皆为粒状珠光体, 但等温温度高者, 珠光体较粗。等温工艺规范700停留3h 后以30h 冷至600出炉球化退火有低温退火、一般退火和等温退火。低温退火主要用于套圈和滚动体淬火欠热返修前的退火(其实质为高温退火 , 常用工艺为600650×46h 。一般退火和等温退火是锻制毛坯球化退火的主要方式, 无论采用等温退火, 还是一般退火, 首退火温度表2退火等温温度对9Cr18钢硬度的影响硬度H

12、 B246241237850保温2h 后快冷至等温温度730停留3h 后以30600出炉750停留3h h 600在实际生产中采用730等温, 适的组织和硬度。尺寸而定, 3. 29Cr18、电炉、真:为了消除零件磨削应力, 进一步稳定组织, 提高零件的尺寸稳定性, 还必须对磨加工后的零件进行附加回火。附加回火的温度比正常回火温度低2030, 通常选用120140, 保温34h ; 对D 级以上的精密轴承零件可进行两次附加回火。综合上述, 对9Cr18轴承零件推荐以下两种典型热处理淬回火工艺。(1 对于要求硬度6062HRC 和尺寸稳定性稍高的轴承零件, 其工艺曲线见图1。(2 对尺寸稳定性要

13、求特别高的精密轴承零件, 其淬火、冷处理及回火工艺曲线见图2。3. 4退火及淬回火质量检查9Cr18钢轴承零件退火及淬回火后质量控制空炉中进行淬火加热, 淬火后的显微组织应为隐晶及细小结晶马氏体、残留奥氏体及一次、二次碳化物。9Cr18钢淬火温度一般选用850860预热,10501100加热保温, 每毫米壁厚保温时间约为11. 5min , 冷却介质一般是3060的10或20机械油或N 2气。#为了使9Cr18钢制轴承具有较高的尺寸稳定性与硬度, 淬火后进行冷处理是必要的。冷处理温度为-75-80, 时间为11. 5h 。还可采进行深冷处理, 时间为1h 。用液氮(-1963. 3回火按JB

14、T 1460-2002标准执行。值得注意的是9Cr18钢的孪晶碳化物, 孪晶碳化物的产生原因及其对性能影响的详细资料还不充分, 但其不是淬火过程中产生的, 目前都认为是由于锻造工艺不当产生的。孪晶碳化物的产生与否受锻轧的始终温度、变形量大小及冷速大小诸因素的影响。经冷处理后的零件, 待恢复到室温后应及时回火, 以防止裂纹的产生。回火温度是根据轴承的工作温度、钢材的性能及其具体要求而决定的。回火温度必须比轴承的工作温度高3050, 以保证轴承零件在使用条件下的尺寸和性能的稳定性, 采用46h 保温的回火时间即可。一般以150160回火, 其综合力学性能较好, 在2004磨削与超精不锈钢材料在磨削

15、过程中极易产生烧伤和裂以下回火其抗蚀性能较好。 王玉金等:9Cr18不锈钢轴承的加工13图19Cr18 钢轴承热处理工艺曲线图29Cr18钢精密轴承热处理工艺曲线纹。加工中磨具的选择、进给速度和冷却条件对防止烧伤、裂纹的产生都起到决定性作用。(1 磨削平面工序的砂轮选用树脂结合剂砂轮。这种砂轮强度高, 有一定的弹性, 自锐性能好, 具有抛光能力, 可获得较光洁的磨削表面。同时减小进给量、加强冷却等可以有效地防止平面的烧伤。(2 单晶刚玉为单颗粒球状晶体, 强度与韧性比棕刚玉、白刚玉高, 具有良好的多棱多角的切削刃, 切削能力较强, 适于磨削不锈钢、高钒钢、高速钢等高硬、高韧性材料及易变形、易烧伤的工件, 也适用于高速磨削和低粗糙度磨削; 微晶刚玉的磨料由许多微小晶体组成, 韧性大, 强度高, 工作时呈微刃破碎, 自锐性能好, , 适于磨削不锈钢、轴承钢、特种球墨铸铁等较难磨材料, 也适于成形磨、切入磨、高速磨及镜面磨等精加工。结合这两种磨料的优点, 采用单晶刚玉和微晶刚玉混