軸承鋼球淬火開裂與鍛造及熱處理軸承的介紹和鋼球的工作條件
滾動(dòng)軸承是機(jī)械工業(yè)重大基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件之一;
滾動(dòng)軸承由軸承廠專業(yè)大批生產(chǎn),使用者只需根據(jù)具體工作條件合理選用軸承的類型和尺寸,驗(yàn)算軸承的承載能力,以及進(jìn)行軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(軸承的定位、裝拆、調(diào)整、潤(rùn)滑、密封等問題)。
滾動(dòng)軸承依靠元件間的滾動(dòng)接觸來承受載荷,
與滑動(dòng)軸承相比:滾動(dòng)軸承具有摩擦阻力小、效率高、起動(dòng)容易、安裝與維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。
缺點(diǎn)是耐沖擊性能較差、高速重載時(shí)壽命低、噪聲和振動(dòng)較大。
滾動(dòng)軸承的基本結(jié)構(gòu):內(nèi)圈1、外圈2、滾動(dòng)體3和保持架4等四部分組成。
常用的滾動(dòng)體有球、圓柱滾子、滾針、圓錐滾子、
軸承的內(nèi)、外圈和滾動(dòng)體,一般是用軸承鋼(如GCr15、GCr15SiMn)制造,熱處理后硬度應(yīng)達(dá)到61~65HRC。
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保持架有沖壓的和實(shí)體的兩種結(jié)構(gòu)。沖壓保持架一般用低碳鋼板沖壓制成,它與滾動(dòng)體間有較大間隙,工作時(shí)噪聲大;實(shí)體保持架常用銅合金、鋁合金或酚醛樹脂等高分子材料制成,有較好的隔離和定心作用。
當(dāng)滾動(dòng)體是圓柱或滾針時(shí),有時(shí)為了減小軸承的徑向尺寸,可省去內(nèi)圈、外圈或保持架,這時(shí)的軸頸或軸承座要起到內(nèi)圈或外圈的作用。為滿足使用中的某些需要,有些軸承附加有特殊結(jié)構(gòu)或元件,如外圈帶止動(dòng)環(huán)、附加防塵蓋等。
滾動(dòng)軸承剛的工作條件極為復(fù)雜,承受著各類高的交變應(yīng)力。以單列向心滾動(dòng)軸承為例簡(jiǎn)單分析。
在每一瞬間,只有位于軸承水平面直徑以下的那幾個(gè)滾珠在承受載荷,而且作用在這些滾珠的載荷分布也不均勻。一般認(rèn)為作用在滾珠上的力F的分布遵守余弦定理,即F=Qcosθ。因此,直接位于Q力下方的滾珠承受最大的載荷,當(dāng)軸承高速運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候,滾珠和套圈滾道表面各點(diǎn)都交替的承受載荷。力的變化由零增加到最大,再由最大減小到零,周而往復(fù)得增大和減小。因此,滾動(dòng)軸承的內(nèi)外套圈及滾動(dòng)體都是在交變的接觸應(yīng)力下工作的,軸承零件的運(yùn)轉(zhuǎn)滾動(dòng)體和套圈滾道在理論上呈點(diǎn)(滾珠)或線(滾柱)接觸,但實(shí)際上再承受載荷時(shí),由于金屬的彈性變形,常使應(yīng)力集中在一個(gè)極小的面上,最大接觸應(yīng)力可達(dá)3000—5000Mpa。在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,滾珠除受到外加載荷外,還受到由于離心力所引起的載荷,這個(gè)載荷隨軸承轉(zhuǎn)速的提高而增加。滾動(dòng)體與套圈及保持架之間還有相對(duì)滑動(dòng),產(chǎn)生相對(duì)摩擦。滾動(dòng)體和套圈的工作面還受到含有水分或雜質(zhì)的潤(rùn)滑油的化學(xué)侵蝕。此外,在各種車輛、軋鋼機(jī)、采掘機(jī)械和各種機(jī)械上的軸承,工作時(shí)軸承零件還承受著復(fù)雜的扭力或沖擊載荷和振動(dòng)作用:在某些情況下,軸承零件還承受著高溫低溫和高腐蝕介質(zhì)的影響。

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(運(yùn)轉(zhuǎn)世界大國(guó)龍騰 龍出東方 騰達(dá)天下 龍騰三類調(diào)心滾子軸承 劉興邦C E MB MA)
軸承鋼球淬火開裂與鍛造及熱處理
分析認(rèn)為,軸承鋼球淬火開裂與鍛造及熱處理工藝密切相關(guān)。鍛造加熱時(shí)間或溫度控制不當(dāng),造成鋼球過熱或過燒,故晶粒粗大,工件韌性下降。另一方面,西120mm鋼球中心部位鍛造變形小,冷卻速度也較小,因而該部位再結(jié)晶晶粒粗大,造成鋼球裂紋斷裂最易先在中部發(fā)生。
從熱處理工藝分析,由于進(jìn)行鍛后余熱淬火,F(xiàn)AG軸承鋼球未進(jìn)行球化退火處理,故晶粒粗大,并存在帶狀組織;同時(shí),淬火馬氏體中碳含量很高,鍛后淬火中入水溫度偏高,使鋼球淬火應(yīng)力增大。分析認(rèn)為,西120mm鋼球采用水冷淬火,溫度分布很不均勻,形成很高的組織應(yīng)力,其表面呈壓應(yīng)力狀態(tài).內(nèi)部為拉應(yīng)力,內(nèi)部拉應(yīng)力是造成工件斷裂的主要原因。此外,軸承鋼球水淬冷卻能力強(qiáng),且工件內(nèi)層狀組織粗大,接近心部處存在較硬的組織,使工件心部韌性差,存在裂紋開裂隱患。工件生產(chǎn)中淬火后未及時(shí)回火,淬火后應(yīng)力很高而沒有得到消除和釋放,從而導(dǎo)致鋼球開裂損壞。

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綜上分析,提出高碳馬氏體鋼球防止開裂工藝改進(jìn)措施如下:
(1)鍛造。加大鍛造比,嚴(yán)格鍛造工藝控制,防止鍛后心部組織粗大。
(2)淬火前增加球化退火,細(xì)化組織,使工件淬火后呈細(xì)針狀(細(xì)片狀.) 馬氏體,防止淬火后產(chǎn)生粗大組織。
(3)降低軸承鋼球淬火入水溫度,提高出水溫度,可使工件淬火應(yīng)力明顯減小和緩和。 (
(4)淬火后及時(shí)回火,消除淬火應(yīng)力,穩(wěn)定組織,進(jìn)一步去除工件產(chǎn)生開 裂的隱患。
采用上述工藝改進(jìn)后,F(xiàn)AG軸承鋼球淬火開裂失效現(xiàn)象消除,工件熱處理后質(zhì)量?jī)?yōu) 良,生產(chǎn)運(yùn)行良好。

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