半自动淬火压床对薄壁轴承的作用范文

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《轴承杂志》2016年第二期

摘要:

针对薄壁轻系列高精密轴承套圈热处理过程中存在严重的淬火变形问题，通过使用半自动淬火压床、优化淬火模具压力，使薄壁套圈的淬火变形率较原工艺大幅降低，可控制在2%～4%，有效提高了产品合格率，降低了劳动强度和生产成本。

关键词:

薄壁轴承;套圈;半自动淬火压床;热处理;内/外径变动量;平面度

对于大型薄壁轻系列且宽度较小的轴承产品，由于自身刚度差，热处理时在一定的热应力和组织应力作用下，可能产生较大的变形［1］。如果采用自由淬火方式进行热处理，必须进行人工校正，劳动强度大、生产效率低，甚至椭圆变形和翘曲无法同时控制，造成工件内/外径变动量或平面度超差。而采用全自动淬火压床和半自动淬火压床进行压模淬火可以有效解决这一难题。全自动淬火压床主要用于单一产品的大批量生产;半自动淬火压床主要与周期性生产炉配套使用，适用于多品种产品的淬火。半自动淬火压床由于其模具的多样性，一套模具能够实现一定尺寸范围内多种套圈的压模淬火，因此尝试将半自动淬火压床应用到轴承钢制套圈的变形控制中，通过热处理工艺分析，以期获得最佳的压模淬火工艺，在保证质量要求的前提下，降低劳动强度，减少废品损失，提高生产效率，降低生产成本。

1试验设备及试样

试验选用四工位半自动淬火压床，其是与转底炉生产线联合起来实现压模淬火的热处理设备，能够实现直径600mm以下套圈的压模淬火。为保证工件淬透性，淬火介质采用快速淬火油。试验的几种薄壁轴承套圈参数见表1。

2试验原理及方法

淬火压床［2］采用两工位气动加力(用于加工轴承钢套圈)和两工位液压加力(用于加工渗碳钢套圈)，各工位可以单独动作完成工件的压模淬火，如图1所示。该淬火压床采用的模具如图2所示，一套模具能实现一定尺寸范围内多种套圈的压模淬火。在生产过程中将需要淬火的套圈手动放置在接料盘上，启动压床，套圈和模具同时下行，当套圈下行至淬火盘并且模具与工件充分接触时，进油电磁阀打开，对套圈进行冷却淬火，直至套圈完全冷却，进油电磁阀关闭，模具与套圈同时上升，完成压模淬火。淬火过程中通过调整上下模具压力、淬火时间、淬火油温及流量等工艺参数，达到减小套圈淬火变形、保证热处理质量的目的。试验采用气动工位对轴承钢套圈进行压模淬火，主要针对模具压力进行优化，优化后对不同型号的轴承套圈进行压模淬火工艺试验。

3试验与分析

3.1模具压力优化淬火模具压力对套圈的变形量及表面质量影响很大。压力过小，变形控制差，内/外径变动量和平面度达不到工艺要求;压力过大，对设备要求较高，且容易产生工件压伤。以329XX/01，E77XX/01为例，在不同气动工位模具压力下进行淬火工艺试验(表2)，以优化模具压力。由表2可知，随着模具压力的增大，329XX/01，E77XX/01的外径变动量和平面度逐渐减小;压力增至3．5MPa时，外径变动量和平面度基本趋于稳定;压力继续增大，虽然套圈变形控制得更好，但出现了表面压伤，将影响后续的加工。随后又对其他型号轴承钢套圈进行压模淬火试验，得出基本一致的规律，因此，将优化后模具压力选用3．5MPa，既保证套圈的加工质量和尺寸精度要求，又不出现压伤等表面缺陷。

3.2淬火压床对套圈变形量的改善对一些大型(外径250mm以上)薄壁轻系列且宽度较小(20mm以下)的轴承钢套圈，原工艺采用不带模具的自由淬火方式，淬火后先用压瓢方法来保证套圈平面度、热整形方法保证内/外径变动量，以控制尺寸精度，但薄壁轻系列套圈壁厚小，零件表面温度降低较快，内/外径变动量和平面度不能同时进行热整形，导致整形效果较差。分别采用原工艺和压模淬火进行热处理后套圈的内/外径变动量和平面度见表3。其中，考虑到工件转移过程中的温度降低，压模淬火加热温度一般较原工艺淬火加热温度高5℃。由表3可知，采用不带模具的自动淬火方式，套圈变形量较大，346XX5/01平均内/外径变动量甚至高达1．34mm;而采用压模淬火，变形量大幅降低，平均内/外径变动量可控制为0．19～0．27mm，平均平面度可控制为0．10mm左右。压淬工艺使椭圆变形率由38%～50%、翘曲变形率37%～57%均降低控制在2%～4%，有效解决了套圈内/外径变动量和平面度超差的问题。从而可对产品磨加工留量进行压缩，滚道留量可压缩25%～35%，端面留量可压缩35%～45%，在提高材料利用率的同时，大幅提高磨加工效率。

4结论

1)薄壁轴承钢套圈压模淬火模具压力选用3.5MPa，既能保证产品的加工质量和尺寸精度要求，又不会对产品表面造成压伤。2)半自动压模淬火的应用解决了大型薄壁轻系列轴承钢套圈热处理时内/外径变动量和平面度容易超差的问题，变形量较原工艺大幅下降，变形率可控制在2%～4%。

参考文献:

［1］杨健．薄壁轴承套圈的热处理工艺［J］．轴承，2010(1):27－28．

［2］张光荣．四工位轴承套圈淬火机床［J］．轴承，2009(11):15－17．

作者：贾玉鑫 单琼飞 李检贵 康风波 单位：洛阳轴研科技股份有限公司 河南省高性能轴承技术重点实验室 滚动轴承产业技术创新战略联盟