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冲压滚针轴承的热处理技术侯奎,邹哮,王锡樵

时间:2017-11-15 16:06:00   来源:中国轴承网   添加人:admin

  1冲压滚针轴承的外圈和保持架制造冲压滚针轴承外圈和保持架的材料选用含碳量0.006%~0009%、表面清洁光亮、尺寸精度高的低碳钢冷轧卷板,经冲压拉伸成形,其厚度一般织为均匀的颗粒状铁素体和极少量的三次渗碳体(游离渗碳体),这种组织适合制作深拉孔零件,如冲压外圈和保持架等深孔零件。

  1.1冲压外圈和保持架的热处理要求制作冲压外圈和保持架的材料一般为DC03M钢、DC04M钢、C15Mn钢、16MnCr5钢等。冲压外圈的渗碳(碳氮共渗)层深度一般在。8 ~0.33mm、硬度为840~900HV,保持架的渗碳(碳氮共渗)层深度一般为。02. ~550HV.显微组织是细针状马氏体、分散细小的碳化物以及少量的残留奥氏体。

  1.2热处理设备的操作程序首先要求所有进人炉膛内的产品零件必须清洗干净并烘干。各种气源的纯度应该是甲醇>99.9%、丙烷95%、液氮>99. 999%.对于液氮来说,1L液氮可以气化成647L氮气,所以用液氮制通讯作者:王锡樵(1940-),男,上海人,主要从事轴承、齿轮、紧固件、工模具等方面的热处理工艺、淬火介质及设备的应用和研究。联系电话:13601867969造氮气是很理想的手段,其设备维护和操作都很方便。

  对于新设备在投产前必须按照设备厂商的要求,进行缓慢烘炉及升温,并要再一次拧紧所有缧栓、检查所有密封处。对于停炉后重新开炉时,新老设备都必须排除炉膛内的空气,即在落料口的下端应该有氮气入口,待炉温升到650T时打开尾部的氮气球阀,氮气从落料口处进人炉膛内,并将炉膛内的(:02和H20等有害气体从炉膛内部排出,这个过程需要5~10h.当炉温升到780SC时,通入滴注式甲醇或低温甲醇裂解气,继续升温到850T再保温一段时间后通入丙烷和氮气,同时关闭炉尾的氮气阀门。甲醇、丙烷、氮气进人炉膛后的制气时间稍长一点为好,在循环风扇的作用下可以使炉内气氛更加均。

  新设备启用时需要对网带及炉膛进行预渗碳,有时碳势仪显示已经达到技术要求,但是火焰颜色呈现蓝色,说明炉内仍然有空气存在,炉内有氧气存在会使工件表面出现花斑及脱碳,硬度降低。对于无马弗罐的炉膛来说,轻质耐火砖和硅酸铝耐火纤维上的小孔中留有空气和水,需将其排出。若新设备没有烘干则要将炉盖板松开,留出10mm左右的间隙让水汽逸出,然后盖好炉盖板拧紧螺丝即可。为了减少空气进人炉膛,除了控制炉门高度以外,还必须将落料口处油帘上下方的油烟气用抽气泵抽出,抽出量通过球阀调整,抽出的油烟气通过气水分离器经流量计控制,再送到炉口同甲醇气体汇合对炉口进行火封。在调整炉内气氛的过程中,网带表面不能有炭黑出现,炉口火焰颜色呈现桔黄色时炉内气氛应该调整好了,此时可以放人工件。

  2冲压滚针轴承的滚针冲压滚针轴承的滚动体需要承受较大的载荷,为此只能做成长径比相差悬殊的针形。一般的冲压滚针轴承的结构不能太大,滚针的直径一般< 5mm,其长度则是直径的3~10倍。制作滚针的材料为GCrl5钢或lOOCrf钢,其原始组织需要达到B/T 1255-2014滚动轴承高碳铬轴承钢零件热处理技术条件标准中的2级球化,硬度为179 ~207HBW.高碳铬轴承钢钢丝在高速切断机下切成所需要的规格,然后装人倾斜一定角度的八角形滚桶内,桶内放入一定数量的滚针毛料和磨料及溶剂等,以一定的转速循环运转,经进行几十小时抛光后50-热处理的滚针二头呈现出光滑的圆弧,达到了技术要求。

  对于品种规格较多而产量较低的滚针淬火时采用小型的滚筒炉,进出料方式都是从前面炉口进出,后面炉口通入可控气氛,该炉的结构简单操作方便,炉胆(马弗罐)为二端有锥度的八角筒形结构,在循环旋转时滚针可以自然翻滚,达到每个滚针都受热均匀。

  加热炉内有三支热电偶,即炉膛内一支用于控制温度、炉胆(马弗罐)内一支指示实际温度、另外一支用于超温报警。炉内通人氮气、甲醇、丙烷对滚针进行保护加热,淬火槽内有循环搅拌泵和导流板,可以使淬人油中的滚针硬度均匀,获得淬火硬度为65~66HRC.建议不用网带炉加热。对于很大批量的滚针加热淬火则要用大型滚筒炉,进料方式是后边进料和通入可控气氛,前面出料。

  3淬火介质的选择滚针第一次淬火是在滚筒炉中加热,其淬火方式都是滚筒边旋转边出料,同时陆续落人淬火油槽中,从而获得高而均匀的硬度。淬火油采用快速光亮淬火油,因为其蒸气膜阶段短、高低温冷速快、热氧化稳定性能好、油的带耗少易清冼、表面光洁度好、使用寿命长及淬。火后硬度均匀等特点。

  对于组装好的整体冲压滚针轴承来说,它的淬火介质应该选择饱和蒸气压、光亮性、冷却性、抗氧化性能较好、易清冼及使用寿命较长的淬火油,在气体渗碳(碳氮共渗)后的淬火过程中具有很好的淬硬性能和极少的淬火畸变。因为产品的有效壁厚较薄,所以用分级淬火油即可。分级淬火油在高温时的闪点和燃点高,高温时的冷却速度快,低温时的冷却速度慢,这样可以将冲压外圈和保持架淬硬,又能够将高碳铬轴承钢滚针获得高而均匀的硬度,述能减少畸变,达到技术要求。新油在投人使用前需要进行脱气处理,工作过程中,要求配备一台高速离心机,这样既不损伤油品的理化性能,又可以将污物脱离出来,使淬火油能够保持长期清洁和淬火性能的稳定,还延长淬火油的使用寿命达10年以上。

  4整体冲压滚针轴承的热处理冲压滚针轴承整体热处理,首先要将滚针在滚筒炉内进行淬火及回火,加热时炉内的碳势为1%CP,加热温度为(845870)±5用快速光亮淬火油冷却,油温80T,心部淬火硬度在760~840HV,表面硬度在780~940HV.回火温度160~180回火后的硬度>810HV,显微组织是回火隐晶、细小结晶或细针状马氏体、均匀分布的细小残留碳化物和少量残留奥氏体。将热处理后的滚针进行磨、抛等机加工后,用全自动高速分选机进行外形尺寸分选,然后根据技术要求,将已经热处理过的滚针和没有经过热处理的保持架和冲压外圈在全自动装配并封口的机器上完成组装,成为整体冲压滚针轴承。最后将其在放人网带炉内进行渗碳(碳氮共渗)淬火,冷却介质为分级淬火油,油温80t,渗碳温度820~870,炉内气氛是甲醇丙烷氮气,碳势。9%~1.2%CP,渗碳时间根据技术要求一般为30~100min,冲压外圈的渗碳层深度为0.08~0. 33mm,渗碳淬火硬度840~900HV;保持架的渗碳层深度02~. 12mm,渗碳淬火硬度410~550HV.对于滚针来说渗碳淬火前的显微组织为回火隐针、细小结晶或细针状马氏体、均匀分布的细小残留碳化物和少量残留奥氏体,它们在第二次渗碳淬火时,因为时间较短,对于高碳铬轴承钢来说组织不会粗大,反而能使组织更细更均匀化,同时提高接触疲劳强度,此时的淬火硬度多910HV,回火后硬度多810HV.整体冲压滚针轴承热处理及清洗和烘干完成后,其尺寸会缩小。1.5为此要求对整体冲压轴承进行100%的包络圆检测,对于极少数尺寸超差的还需挤压矫正后才能入库。这一技术在国外已经应用几十年了,国内也开始研制,希望能够取得很好的成果。

  渗氮处理的目的和特点将氮渗入工件表面层的化学热处理称为渗氮。渗氮处理的目的是提高工件的表面性能,如表面硬度、耐磨性、疲劳强度、抗咬合能力、耐蚀性、抗回火软化能力等,从而提高工件的使用寿命。一般渗氮具有下述几个特点。

  渗氮对材料所含合金元素较敏感。含A1、Cr、V、Ti、Mo、W等合金元素的钢,渗氮效果较好。

  碳不利于渗氮,一般不希望氮化钢中有太高的含碳量。但是含碳量太低,既不能保证表面有足够的硬度,也不能保证心部具有一定的综合力学性能。因此,渗氮钢的含碳量一般控制在。

  ~560丈,渗氮层厚度为04~0.5mm,渗氮时间一般需要40~70h.钢在渗氮后,不需要进行淬火就有很高的表层硬度(英850HV)及耐磨性,并且渗氮层具有高的热硬性(在600~650丈加热仍有较高的硬度)。

  畸变很小。它与渗氮、感应表面淬火相比畸变小很多,渗氮后一般不需要经过任何机械加工。只需精磨或研磨光即可。一般在直径方向上放精磨余量为0.1关于渗氮层深度的选择,对不同零件应有区别,一般不超过0.6 ~0.7mm.为减少零件在渗氮处理中的畸变量,在切削加工后,一般需进行消除应力的高温回火(即篼温时效,对于38CrMAl钢,以650为最理想,时间一般为6~8h,保温后随炉缓慢冷却到室温。这样,零件在渗氮后的弯曲畸变一般可控制在0.05mm以内)。粗加工后,留粗磨余量(渗氮前)直径方向1mm左右,粗磨后直径留量0.3渗氮零件工艺路线如下:锻造―退火―粗加工一>调质―精加工―除应力(高温回火)―粗磨―氮化―精磨或研磨。

  薄鑫涛