不锈钢轴承磨削.doc

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1、ISSN 1000 - 3762CN41 - 1148/TH轴承 2005年第3期Bearing 2005,No.310-139Crl8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9Crl8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;热加工文献标识码:B文章编号:1000 - 3762(2005)03 - 0010 - 041锻造热性较差，因此，锻造加热时速度应缓慢。加热温1.1 9Crl8锻造工艺规范度过高或在高温区停留时间过长,易产生李晶而III破坏钢的性能。又因为该钢

2、的淬透性较好而导热9Crl8钢中含有复杂的碳化物(Fe、CrbC3,加性差，锻造后的冷却也必须缓慢，否则易产生裂热时溶于奥氏体的速度缓慢，同时9018钢的导纹。若停锻温度过高，易产生网状碳化物，粗大的网状碳化物组织在以后的退火工序无法消除。该收稿日期:20M-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。材料高温下变形抗力大、塑性低，锻造性能较差, 对模具的材料及结构都有特殊的要求。表2 6204E成品轴承的振动测试结果振动值/dB27-28293031-3233-3435-3637 3839 40异常声未注脂001614272注脂后2715124251234为

3、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,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Z2组 要求(40 dB),有98%达到Z3组要求(38 dB),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

4、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。由扬声器的放 夫 判断出有5套有明显异常声,观察其 内卄2归5脂发现有异物侵入，沟道的超精质量 不咼。7结束语(1) 通过对6204E采用新工艺进行2 000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

5、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：杨晓蔚国外低噪声轴承技术发展J.轴承,2002(4) :31-34 周福章，夏新涛，周近民等.滚动轴承制造工艺学 M西安：西北工业大学岀版社,1993.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,2004：39 - 42.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:9Crl8不锈钢轴承的加工119Crl8钢的锻造温度范围及加热冷却规范见表lo表1 9Crl8不锈

6、钢锻造工艺规范王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工#王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工#毛坯工序锻造加热温度/兀预热 800 850终热 1 080- 1 120停锻温度/弋冷却扩孔(锻件直径d 100 mm)预热 800-850终热 1 0501 100不低于900扩孔(锻件直径100 mm)预热 800850终热 1 1001 1201、石灰中冷却2、在300 400弋炉中冷却3、在保温箱中冷却热冲球920 - 940850王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工15IIIIII1111.2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 长，应注意检验内部组织。发现有李晶或粗大的

7、 网状碳化物应作报废处理或作消除李晶等缺陷的 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(Z)为棒料直径,mm)o1.3锻造的操作要求(1) 毛坯料端面及外表面不能有裂纹,若发现 有裂纹，应及时清除。(2) 锻造模具应预热，预热温度在300弋左 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9Crl8的延伸性能较差，模具应采用 易于金属流动的结构。2车削加工由于9Crl8不锈钢锻造温度范围窄

8、,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。由于合金元素的加入，使不锈钢的拉伸、屈服 强度、期件和韧性都增高，切削加工性变差。不锈 钢耶肖是高温强度和硬度高，切削时的变形大，叨刖刀及切削热亦大，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, 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首

9、先，由于9Crl8不锈钢具有相当大的韧性 和强度，加工中很容易与刀具发生粘连。因此，要 求刀具材料必须具有很高的硬度，良好的耐磨性 与耐热性以及能承受一定的冲击载荷。现常用的 硬质合金材料中,YT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 YW1,其耐热性较好，能承受一定的冲击载荷。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，后角应适当减小,粗车刀的后角应稍小，可取 同时还要勤于观察刀具磨

10、损情况，及时 更换刀具，提高工件表面质量和尺寸精度。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,9Crl8不锈钢的切削加工性很差, 散热性也差。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。3 不锈钢轴承零件的热处理HIhi3.1退火3.1.1去应

11、力退火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600 -650咒x46h。 3.1.2球化退火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 600 650 弋 x46h。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,首表2退火等温温度对9Crl8钢硬度的影响III先应选择合理的退火温度。9&18钢退火温度范 围较宽，在800 900弋间均可得到合格的组织和 硬度。在实际生产中多选用850890弋，在此温 度退火后套圈（116213外圈）硬度试验值为242 229

12、HBo9Crl8钢退火虽然也要选择适当的冷却速 度,但退火冷却速度对硬度的影响没有GCrl5钢 那样大，在小于90 %/h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3090 r/h 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。王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工#王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工#退火温度等温工艺规范硬度/HB王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工#王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工#246700七停留3 h后以3O3C/H冷至600七出炉王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工#

13、王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工#850七保温2 h后快冷至等温温度730尤停留3 h后以30七/h冷至600兀出炉241750七停留3 h后以30汇/h冷至600无出炉237王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工#王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工#在实际生产中采用730七等温，可以获得合 附加回火:为了消除零件磨削应力，进一步稳王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工#适的组织和硬度。退火保温时间视装炉量和零件 尺寸而定,一般为3-6 h0 3.2淬火与冷处理 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20 30弋，通常选用1201

14、40弋，保王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工#9018钢制轴承零件一般在盐浴炉、电炉、真 温3 4 h；对D级以上的精密轴承零件可进行两王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工#王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工17空炉中进行淬火加热，淬火后的显微组织应为隐次附加回火王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工#王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工#晶及细小结晶马氏体、残留奥氏体及一次、二次碳 综合上述，对9Crl8轴承零件推荐以下两种王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工#王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工#化物。9Crl8钢淬火温度一般选用850 860弋预典型热处理淬回火工艺王玉金等:9Crl8

15、不锈钢轴承的加工#王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工#热,1 050-1 100七加热保温，每毫米壁厚保温时间约为1 15 min,冷却介质一般是3060七的 10#或20#机械油或用气。为了使9Crl8钢制轴承具有较高的尺寸稳定（1）对于要求硬度60 62 HRC和尺寸稳定性 稍高的轴承零件，其工艺曲线见图10（2）对尺寸稳定性要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。王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工#王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工#性与硬度，淬火后进行冷处理是必要的。冷处理3.4退火及淬回火质量检查王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工191=1HIhi与否受

16、锻轧的始终温度、变形量大小及冷速大小温度为-75 -80兀，时间为1 15 h。还可采 用液氮（-196七）进行深冷处理，时间为1 ho 3.3回火经冷处理后的零件，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 保讦鋪虽爱件在使用条件下的尺寸和性能的稳定 唯-6 h保温的回火时间即可。一般以13U冋7回火,其综合力学性能较好，在200咒 以下回火其抗蚀性能较好。9Crl8钢轴承零件退火及淬回火后质量控制按JB/T1460 - 2002标准执行。值得注意的是9Crl8钢的李晶碳化物，

17、李晶 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。李晶碳化物的产生 诸因素的影响。4磨削与超精不锈钢材料在磨削过程中极易产生烧伤和裂S 2 9Crl8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o(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 磨

18、、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合磨 料制作磨削不锈钢材的砂轮,效果很理想。(3) 绿色碳化硅导热性好，棱角锋利，自税性 能好;立方碳化硅脆性高于绿色碳化硅,棱角锋 锐，适于磨削韧而粘的材料，如不锈钢、轴承钢等, 尤其适于超精加工。(4) 由于不锈钢材料韧而粘，因此，适当减小加工留量对防止烧伤、裂纹的产生，保证不锈钢轴王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工#王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工#刃,切削能力较强,适于磨削不锈钢、高锐钢、高速 承的加工质量,提高不锈钢轴承的加工效率是很王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工#王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工#钢等高硬、高韧性材料及易变形、易烧伤的工件, 必要的。要在保证产品精度要求的前提下减小加王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工#王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工#也适用于高速磨削和低粗糙度磨削;微晶刚玉的工留量，要更严格地控制前道工序的加工质量，包王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工#王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工21磨料：小晶体组成,韧性大，强度高,工作时呈叱八加自锐性能好，适于磨削不锈钢、轴 括车加工精度、淬回火变形和脱碳层厚度等。王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工#王玉金等:9Crl8不锈钢轴承的加工#承钢、特种球墨铸铁等较难磨材料，也适于成形(编辑:杜迎辉)