鋼球作為滾動軸(zhou)承的關鍵零件,在(zai)軸承中起承載和(hé)傳遞載荷與運動(dong)的作用,對軸承的(de)壽命和振動噪聲(sheng)有較大的影響。
鋼(gang)球表面上的任何(he)一點都是承受載(zǎi)荷的工作面,承受(shou)周期不定的變載(zai)荷,接觸面積小,接(jie)觸應力大,鋼球受(shou)力條件比較惡劣(lie),極易産生疲勞破(pò)壞。鋼球整個表面(mian)既是加工面又是(shi)支承面,因此鋼球(qiú)加工技術也是機(ji)械行業中非常獨(du)特、專業化的,對原(yuan)材料、工藝技術、加(jia)工裝備、工裝磨具(jù)、研磨液等要求非(fei)常高。
目前,國内鋼(gāng)球工藝技術水平(píng)、裝備水平、質量控(kong)制水平以及工裝(zhuang)磨具水平都已達(dá)到或接近國際先(xian)進水平,管理更趨(qu)精細和完善,規模(mo)化生産和經營凸(tu)現,生💜産總量不斷(duan)擴大。鋼球質量水(shuǐ)平: 批量生産🛀公差(cha)等級G5,規格材料齊(qí)全,單粒振動達到(dao)26 dB,壽命K值達到(基本(ben)額定壽命試驗值(zhi) L10t 與基本額定壽命(ming)L10之比) 達到12以上。
1)加(jiā)工工藝過程
2種主(zhu)要加工工藝方法(fa):
2)原材料
GCr15線材由于(yú)價位适中,熱處理(lǐ)容易,應用最為廣(guǎng)泛,約占85%以上。其他(ta),如應用在與耐久(jiǔ)性相比更重視耐(nai)蝕㊙️性的場合,采用(yong)不鏽鋼鋼球;飛機(jī)等特殊用途,要求(qiú)使用優于GCr15耐熱性(xìng)的高速工具鋼(鎢(wu)系鋼)及耐熱鋼(M50)等(deng),特殊用途的鋼球(qiu)通常由于實施複(fu)雜的熱處理工藝(yi)(如高溫淬火、多次(cì)回火、冷處理等)材(cai)料成本更高,加工(gong)成本也較高。
3)工藝(yi)裝備
國内已經形(xíng)成了一整套的主(zhu)力鋼球加工工藝(yì)裝備,包括Z32,Z32G系列鋼(gāng)球冷镦機及高速(sù)冷镦機,3M49,3M79系列光球(qiu)機,3M46,3M76系列磨球機,3M47,3M77系(xì)列研球機,保護氣(qì)氛熱處理爐,鋼球(qiu)表面強化機,基于(yu)毛刷清洗與基于(yu)高強度海綿旋轉(zhuǎn)擠壓清洗的清洗(xǐ)機等。檢測設備主(zhǔ)要有基于視覺系(xi)統的鋼球表面質(zhì)量外觀檢查儀,基(ji)于渦流探傷原理(li)附帶光學、振動通(tong)道的渦流光電外(wai)觀檢查儀。光、磨、研(yan)主力加工機床研(yan)磨闆直徑為φ300~950(1000)mm,裝球(qiu)量20~1000 kg,機床加工精度(dù)可滿足G5鋼球的要(yào)求。
需要引起重視(shì)的問題:1.國産高速(su)冷镦機質量仍不(bú)太穩定,可靠性較(jiào)差,冷镦模具質量(liàng)偏低;2. 光、磨、研設備(bei)一般為通用設備(bei),專線化專業布局(ju)設計有不少提升(shēng),效率仍需要不斷(duan)提升;(3)光、磨、研設備(bèi)自動控制和自動(dong)化水平需進一步(bu)提高; (4)鋼球加工工(gong)序間清洗、幹燥、質(zhì)量控制連線設備(bèi)仍缺乏專業布局(jú)和生産;(5)鋼球成品(pin)清洗設備适用性(xìng)及清洗可靠性需(xu)提升;(6)鋼球成品外(wài)觀檢查儀器仍需(xu)完善,提高可靠性(xing)。
4)質量控制方法
國(guo)内鋼球質量控制(zhi)已經形成了一整(zhěng)套的方法,質量指(zhǐ)标和方法主要為(wei):原材料質量、尺寸(cùn)及尺寸精度、熱處(chù)理硬度及金相組(zǔ)織、表面缺陷。随着(zhe)鋼球加工工藝及(ji)加工裝備的完善(shan),各鋼球制造企業(yè)在尺寸及尺寸精(jīng)度、熱處理硬度等(děng)方面基本都能滿(man)足标準要求。還需(xu)要引起重視的問(wèn)題:1.原材料質量控(kong)制和根據鋼球用(yòng)途進行材料選擇(ze);2.鋼球尺寸穩定性(xìng)檢測與控制;3.鋼球(qiu)表面強化、表面應(ying)力控制;4.鋼球表面(miàn)形貌的檢測與控(kong)制;5.鋼球表面波紋(wen)度監測和控制;6.鋼(gang)球出貨質量确認(ren);7.鋼球接觸疲勞壽(shou)命試驗與控制。
5)接(jie)觸疲勞失效
滾動(dòng)疲勞的機理大緻(zhi)分為内部起源型(xing)剝落與表面起源(yuán)型剝落兩類。内部(bù)起源型剝落主要(yao)是由于滾動接觸(chù)表面👌下♉的非✨金屬(shu)夾雜物成為起源(yuán)引起的剝落,需要(yao)通過提高原材料(liao)純淨度來應對。表(biǎo)面起源型剝落與(yu)滾動軸承的使用(yong)環境、潤滑狀态,以(yi)及滾動接觸滾動(dong)面上表面狀态(表(biǎo)面粗糙度及滾動(dòng)面上的傷痕)等直(zhi)接相關❤️,其比内部(bù)起🤩源型剝落的壽(shou)命短,軸承損壞的(de)占比更大。表面起(qi)源型剝落的應對(duì)策略,如對GCr15鋼球表(biao)面實施碳🌈氮共滲(shèn)🌐處❓理,由于碳氮共(gòng)滲處理成本偏高(gao),更重要的🤩技術是(shì)運用普通的整體(ti)淬火提高鋼球的(de)表面硬度,使壓痕(hen)難以形💃🏻成㊙️,提高存(cun)在異物環境下的(de)耐久性。
6)小結
鋼球(qiu)仍需進一步提升(sheng)質量作為首要目(mù)标,采用合理的材(cái)料純淨度評價方(fang)法,從坯料開始徹(che)底進行質量管理(li),同時,從防止不合(he)格産品出廠而言(yán),開發更高功能的(de)自動化外觀檢查(cha)儀是必不可少的(de)。此外,為提高耐久(jiǔ)性,在要求鋼廠進(jin)一步提高材料純(chún)淨度的同時,開發(fā)适應于應用場合(he)的鋼球熱處理技(ji)術等,賦予傳統的(de)GCr15鋼球以各種附加(jia)價值。
近年來,随着(zhe)對軸承應用需求(qiú)的越來越多樣化(hua),高速、高㊙️溫😍等應用(yong)條件下,用陶瓷球(qiu)(如Si3N4球)替代鋼球的(de)新材質球,目前産(chǎn)量上升趨勢很快(kuài),應😍用需✉️求旺盛,但(dàn)待解決價格高這(zhe)一課題。
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