轴承套圈热处理锥度变形的探讨
RU0021热处理回厂锥度偏大改善
提案改善报告表提案名称RU-0021热处理回厂锥度偏大改善提案理由由于RU0021热处理回厂锥度偏大，导致精磨外圆时，砂轮的一边磨损严重，需要频繁修整砂轮，浪费工时，浪费物资，稍一疏忽还会造成品质风险，故提出此改善项目。
以前做法改善后办法员工通过测量发现来料锥度偏大，照常调试磨床对产品进行精磨外圆，但费时费力，还有品质风险。
通过外协的改善和内部改善，RU-0021锥度偏大情况得到改善，不用频繁修整砂轮，每天的产量和质量都得到保证。
具体方法1、向外协反应情况，加工小批量产品，由研发给外协发放精车外圆临时图纸，将轴承径车为倒锥形，经上级验证合格可以批量生产。
2、品保部协作，对热处理回厂来料进行控制，发现锥度超过15丝的外协必须返修改善。
所属单位研磨课提出日期2014-8-15提案人陈大国共同提案人盛军华、刘煜、陈芬芬、毕先龙风险评估无风险审查结果得分奖励级别评语附件：RU-0021热处理回厂锥度偏大改善一、问题描述：由于RU0021热处理回厂锥度偏大，导致精磨外圆时，砂轮的一边磨损严重，需要频繁维修砂轮，浪费工时，浪费物资，还会造成品质风险。
二、分析问题：1.产品精车后锥度正常，但经过热处理膨胀后，产品变得锥度偏大。
图1：改善前精车后上端与下端尺寸均为:32.32mm2、没有对来料的锥度进行控制。
热处理回厂产品外圆下端直径为：32.62mm 热处理回厂产品外圆上端直径为：32.32mm图2：未改善时产品热处理回厂锥度一般在30丝左右图3：车间精磨外圆制程需要达到的外圆直径要求三、解决问题： 外协改善：1、在外协将50支产品车为倒锥形，锥度为0.05mm ，看这一批试样回厂后的锥度情况，是否合格。
2、验证此批产品热处理回厂锥度合格，可以大批量生产。
对内措施：3、进料检验对RU-0021的锥度进行检验，发现锥度偏大要求外协改善。
ф31.98 0 -0.03图4：研发制定精车试样图纸，设定外圆下端直径为32.25mm ，上端直径为32.30mm,加工为倒锥形。
轴承零件经热处理后会出现哪些问题
轴承零件经热处理后会出现哪些问题轴承零件经热处理后常见的质量缺陷有：淬火显微组织过热、欠热、淬火裂纹、硬度不够、热处理变形、表面脱碳、软点等。
1.过热从轴承零件粗糙口上可观察到淬火后的显微组织过热。
但要确切判断其过热的程度必须观察显微组织。
若在GCr15钢的淬火组织中出现粗针状马氏体，则为淬火过热组织。
形成原因可能是淬火加热温度过高或加热保温时间太长造成的全面过热;也可能是因原始组织带状碳化物严重，在两带之间的低碳区形成局部马氏体针状粗大，造成的局部过热。
过热组织中残留奥氏体增多，尺寸稳定性下降。
由于淬火组织过热，钢的晶体粗大，会导致零件的韧性下降，抗冲击性能降低，轴承的寿命也降低。
过热严重甚至会造成淬火裂纹。
2.欠热淬火温度偏低或冷却不良则会在显微组织中产生超过标准规定的托氏体组织，称为欠热组织，它使硬度下降，耐磨性急剧降低，影响轴承寿命。
3.淬火裂纹轴承零件在淬火冷却过程中因内应力所形成的裂纹称淬火裂纹。
造成这种裂纹的原因有：由于淬火加热温度过高或冷却太急，热应力和金属质量体积变化时的组织应力大于钢材的抗断裂强度;工作表面的原有缺陷(如表面微细裂纹或划痕)或是钢材内部缺陷(如夹渣、严重的非金属夹杂物、白点、缩孔残余等)在淬火时形成应力集中;严重的表面脱碳和碳化物偏析;零件淬火后回火不足或未及时回火;前面工序造成的冷冲应力过大、锻造折叠、深的车削刀痕、油沟尖锐棱角等。
总之，造成淬火裂纹的原因可能是上述因素的一种或多种，内应力的存在是形成淬火裂纹的主要原因。
淬火裂纹深而细长，断口平直，破断面无氧化色。
它在轴承套圈上往往是纵向的平直裂纹或环形开裂;在轴承钢球上的形状有S形、T形或环型。
淬火裂纹的组织特征是裂纹两侧无脱碳现象，明显区别与锻造裂纹和材料裂纹。
4.热处理变形轴承零件在热处理时，存在有热应力和组织应力，这种内应力能相互叠加或部分抵消，是复杂多变的，因为它能随着加热温度、加热速度、冷却方式、冷却速度、零件形状和大小的变化而变化，所以热处理变形是难免的。
轴承套圈热处理锥度变形的分析及控制
第 ２期 ６ 月
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Ｖｏ ｌ ＿ ３ ５ Ｎｏ ． ２
Ｊ ０Ｕ ＲＮ ＡＬ Ｏ Ｆ ＨＡＲＢ Ｉ Ｎ Ｂ Ｅ ＡＲＩ ＮＣ
Ｊ ｕ ｎ ． ２０ ｌ ４
轴 承 套 圈热 处 理 锥 度 变 形 的分 析 及 控 制
１ 前言
众所 周 知 ，轴 承套 圈 在热 处 理 过程 中会 产 生 多 种 变形 ，主要 有 椭 圆变 形 、锥 度 变形 和翘 曲变
２ 轴承 套 圈热处理锥 度 变形 机理及 原 因分 析
轴 承套 圈在人 油 冷却 过 程 中会 经历 蒸 汽膜 阶 段 、沸腾 阶段 和对 流 阶段 。 由于套 圈 向周 围介 质 通 过 辐射 和 对 流传 递 热量 ，使 套 圈周 围产生 蒸 汽 膜 ，随着 热 量 继 续 传 递 ，包 裹 蒸 汽 膜 的 汽 一 液界 面发 生沸 腾 ，沸 腾 产 生 的蒸 汽进 入蒸 汽膜 中 ，使 膜 内的蒸 汽 压 足 以抵 挡 外 部液 体 的压 力 ，因而蒸 汽 膜得 以维 持 ；工 件 表面 的温 度 越高 ，蒸 汽 膜越 厚 ，也 越稳 定 【 ｌ Ｊ 。在 蒸 汽 膜 内 ，挨 近 表 面 的蒸 汽 受 到一 个 向上 的浮力 ，会 向上 流 动 ，所 以上 部 的 蒸 汽 温 度 高 于 下 部 ，如 图 ２ ａ 。在 试 样 表 面温 度
Ａｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎｄ ｃ ｏ ｎｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｆ ｔ ａ ｐｅ ｒ ｄｅ ｆ ｏｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｂｅ ａ ｒ ｉ ｎｇ ｒ ｉ ｎｇ ｈｅ ａ ｔ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍｅ ｎ ｔ
Ｌｉ ｕ Ｇｕ ｏｌ ｉ ， Ｈｅ Ｙｕ ｗｅ ｉ ， Ｌｖ Ｈｏ ｎ ｇ ｗｅ ｉ
渗碳钢轴承套圈热处理变形分析
渗碳钢轴承套圈热处理变形分析刘凡;张文朝【摘要】为了探索渗碳钢轴承套圈的热处理变形规律,测量了不同内径、不同壁厚的渗碳钢轴承套圈热处理前后的内、外径尺寸,并分析了套圈内径和外径尺寸变化的原因.结果表明,渗碳热处理后,套圈外径尺寸或胀大或缩小,而内径尺寸均出现缩小现象.该研究结果可供设计渗碳钢轴承车件余量时参考.【期刊名称】《南通大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(016)003【总页数】4页(P39-42)【关键词】渗碳钢;轴承;套圈;热处理变形【作者】刘凡;张文朝【作者单位】人本集团有限公司,上海201411;上海思博特轴承技术研发有限公司,上海201411【正文语种】中文【中图分类】TH133.3;TG156.3渗碳钢材料经过热处理后，工件表面具有较高的硬度、强度、耐磨、耐疲劳、抗腐蚀、抗氧化性能，其心部有足够的强度，并具有较好的韧性和塑性，已被广泛应用于齿轮、轴承等机械零部件中.对于渗碳钢轴承，不仅可应用在制造轧机、重型车辆、铁路机车以及矿山机械等大型轴承上，而且近年来也不断在较小尺寸段轴承中得以应用，如国际知名轴承企业Timken，NTN，KOYO等已在汽车领域应用了渗碳钢材质的轴承.在轴承的生产加工过程中，为了降低制造费用，特别是减少零件的磨削体积，提升轴承的强度和精度，需要尽量减少热处理变形.学界对热处理变形规律和热处理变形机理已有较深的研究[1-4]，但针对渗碳热处理变形机理研究的报道却较少，这主要是因为渗碳热处理造成工件表面和心部碳含量不同[5]，引起相变转变温度以及相变产物的差异，增加了分析的难度和复杂性.针对表面渗碳的零部件变形，有学者[6]用带孔的圆柱形盘进行了试验，认为淬火介质的冷却速率、渗碳钢化学成分以及淬透性等是影响热处理变形的主要因素.减少表面和心部的温度梯度可以降低零件的热处理变形量；合金元素含量影响热处理变形较复杂，一方面增加合金含量提高了零件的淬透性，导致外径和内径尺寸有不同程度的缩小，另一方面合金元素的增加改变了马氏体相变温度范围以及残余奥氏体含量，起到相反的效果.也有学者[7]通过模拟热处理应变分布来解释渗碳热处理变形的规律，认为渗碳钢热处理变形是由热应变（由热胀冷缩产生）、弹性应变、塑性应变、组织应变（由相变产生体积膨胀引起）以及相变塑性应变共同作用产生的，并且通过模拟和试验对比发现，相变塑性的存在会强烈影响渗碳钢的淬火变形（如图1所示）.本试验考察了不同内径、不同壁厚的渗碳钢套圈的热处理变形规律，以期为设计工件削磨余量提供参考.渗碳钢材料为SAE5120，其化学成分如表1所示.样品为深沟球轴承，型号为6207，内外圈成品尺寸如表2所示.套圈经过锻造成型，在渗碳热处理之前进行正火处理.渗碳热处理采用爱协林多用炉进行，强渗和扩散是通过控制甲醇裂解产生活性碳原子来保证的.要求910℃保持200min，碳势控制在1.1%；900℃保持60min，碳势控制在1.05%；随后降温到835℃保持40min，碳势控制在0.8%；淬火冷却采用油冷，油温45℃，时间20min；淬火之后，在180℃的回火炉中回火180min.随机选出100套渗碳钢材质的内外圈车件，测量套圈热处理前后的尺寸，主要测量项目包括内圈的内径、内沟径和宽度，外圈的外径、外沟径和宽度.测量工具为常用的轴承测量仪.为了比较不同内径、不同壁厚的渗碳钢套圈的热处理变形规律，专门设计了不同壁厚和内径的圆柱形套圈，形状和尺寸分别见图2和表3.其中宽度L都定为17.2 mm.6207内外套圈热处理前后其主要尺寸相对于成品的余量检测结果如表4所示，数据均取平均值.从表4可以看出渗碳热处理之后，外圈和内圈的宽度都稍有增大，而外圈的外径和沟径以及内圈的内径都出现不同程度的缩小现象.为了考察渗碳套圈是否具有普遍的变形规律，分别检测了5组样品热处理变形前后的尺寸，包括外径尺寸和内径尺寸，对外径和内径的缩小量统计结果如图3所示.从图3可以看出：对于不同的壁厚和内径，套圈的外径尺寸既有缩小，又有胀大，数据没有规律性；而对于内径尺寸，所有尺寸段都出现缩小现象.而且从图3还可以看出：对于40～50 mm的内径，壁厚越大，内径缩小量越大；而对于55～60 mm的内径，内径缩小量却没有此规律.材料的热处理变形主要由热应力和组织应力共同作用产生.如图4所示，对于低碳钢[8]由于淬火后马氏体比容较小，热处理变形主要是以热应力为主，所以对于低碳钢热处理后套圈尺寸一般是缩小的.而对于有一定的渗层深度的套圈，渗碳层增加了钢的比容，在外径上可以补偿一部分缩小，甚至会出现外径胀大的现象，而内径由于渗层的体积胀大作用在原来的基础上会缩小更多.文献[7]对套圈渗碳热处理后变形的解释认为，内径和外径尺寸的缩小主要是因为内径和外径表面圆周方向产生负应变造成的，而这种负应变是由于相变塑性的产生引起的.对于第二种解释，目前还只是通过计算机模拟产生的结论，仍需要实际的实验支撑.从以上的实验数据可以得出，渗碳钢套圈内外径的变化量也与套圈的内径和壁厚大小有关.但根据上述第一种解释，对于同样内径和壁厚的套圈，如果渗碳层深度不同，热处理变形量可能也会不同，后续需要进一步验证渗碳层深度对热处理变形量的影响.根据渗碳钢的热处理变形规律，可以对渗碳钢轴承设计余量进行指导.比如由于套圈外圈沟径和内圈内径在渗碳处理后缩小明显，因此为了降低渗碳钢轴承的磨削余量，在设计车件余量时，可以适当降低外圈沟径和内圈内径余量.此外，作者还考察了渗碳钢圆锥轴承的变形，对于圆锥轴承内圈由于大挡边和小挡边的壁厚不同，导致热处理后大挡边处内径缩小量比小挡边处内径缩小量大，内径产生明显锥度.通过事先在车件图纸上设计内圈内径带适当锥度，并缩小设计余量，不仅可以明显改善热处理变形产生的锥度，而且可减少磨削余量，改善效果明显.通过渗碳钢套圈的热处理试验总结了渗碳钢球轴承的热处理变形规律，相关结论如下：1）渗碳钢套圈热处理完成后，外径尺寸出现胀大或者缩小，而内径均出现缩小，主要原因是低碳钢由于淬火后马氏体比容较小，热处理变形主要是以热应力为主，所以对于低碳钢套圈整体是缩小的.对于有一定渗层深度的套圈，渗碳层增加了钢的比容，在外径上可以补偿一部分缩小，甚至会出现外径胀大的现象；而内径由于渗层体积的胀大作用在原来的基础上会缩小更多.2）渗碳钢套圈内径和外径的热处理变化量与内径和壁厚的大小有关，后续还需要进一步验证渗碳层深度对热处理变形量的影响.3）根据渗碳钢的热处理变形规律，可以对渗碳钢轴承设计余量进行指导.比如由于套圈外圈沟径和内圈内径在渗碳处理后缩小明显，因此为了降低渗碳钢轴承的磨削余量，在设计车件余量时，可以适当降低外圈沟径和内圈内径余量.【相关文献】[1]单琼飞，贾玉鑫，康风波，等.高压气淬对8Cr4Mo4V钢制轴承套圈变形的影响［J］.轴承，2015（6）：19-21.[2]刘国丽，何玉玮，吕洪伟.轴承套圈热处理锥度变形的分析及控制［J］.哈尔滨轴承，2014（2）：37-39.[3]袁福东，赵晓博，龚海华.轴承套圈热处理锥度变形的探讨［J］.金属加工：热加工，2012（17）：49-50.[4]王红伟，顾敏，赵少甫.轴承钢阀套的真空热处理变形试验［J］.热加工工艺，2012，41（6）：187-189.[5]胡保全，王延忠，牛晋川.凸轮轴用16MnCr5渗碳钢热处理组织及性能研究［J］.铸造设备与工艺，2015（5）：32-33.[6]LLEWELLYN D T，COOK W T.Heat-treatment distortion in case-carburizing steels ［J］.Metals Technology，1977，4（1）：265-278.[7]DEAN S W，ARIMOTO K，YAMANAKA S，et al.Explanation of the origin of distortion and residual stress in carburized ring using computer simulation［J］.Journal of ASTM International，2008，5（10）：352-363.[8]刘永铨.钢的热处理［M］.北京：冶金工业出版社，1981：171-179.。
老师傅经验分享：预防和控制轴承套圈淬火变形、开裂、胀缩
老师傅经验分享：预防和控制轴承套圈淬火变形、开裂、胀缩作者：范仲和，在洛阳轴承厂技术中心从事金属材料和热工工艺研究及轴承失效分析工作，有着40多年的工作经验。
《金属加工》资深专家、作者。
来源：《金属加工（热加工）》杂志这篇文章主要分析了轴承套圈淬火变形、开裂、胀缩的产生原因和预防措施。
轴承钢套圈淬、回火后的变形和尺寸胀缩一直影响着热处理产品质量。
近年来，轴承行业热处理应用了贝氏体、马氏体与贝氏体的复合淬火新工艺，因淬火后套圈变形、开裂及胀缩量难以控制，同一批产品胀缩量忽大忽小差别较大，产品合格率较低，只能采取增大下一工序磨削加工的留量来满足产品的胀缩量，这样既浪费了材料也消耗了人工工时，所以有些企业只能放弃先进的贝氏体淬火工艺改回原马氏体淬火。
轴承钢套圈淬火变形、开裂、胀缩量产生的原因受很多因素影响，是一个相当复杂的问题。
下面分别讨论这些缺陷的产生原因及其应采取的解决办法。
1.淬火变形、开裂和尺寸胀缩轴承钢套圈在淬火时材料中的应力未达到弹性极限，材料只发生弹性变形，应力超过弹性极限而低于材料的强度极限时，则发生塑性变形；应力达到强度极限，材料就发生断裂。
因此，材料的变形和开裂是在应力大小和材料的性能指标两个因素作用下发生的。
淬火过程不可避免要出现淬火应力，包括热应力和组织应力。
在操作过程中还可能带来零件机械的碰撞产生应力，这些应力分布不均匀，在应力集中处可能比平均应力大许多倍；同时，由于材质的不均匀性和材料缺陷，使其各部位的强度指标也能悬殊许多倍，而且在材质薄弱处也往往正是应力集中处，因此，应力超过材料强度极限则发生局部断裂，亦即裂纹。
由于淬火应力和体积变化，引起零件各部分尺寸均匀变化而不改变零件形状，称尺寸胀缩。
由于不均匀的淬火应力，而使零件形状改变者，即常说的淬火变形。
套圈的径向不均匀变形大小（长、短轴之差值），通常叫套圈的椭圆度；套圈的轴向不均匀变形，通常叫翘曲变形（见图1），轴向均匀变形叫蝶形变形（见图2）。
轴承套圈淬火工艺常见缺陷的分析与探讨
２０ ０ ８年 第 ２期
件返修前未去除前一次的应力而与淬火应力叠
加 ， 产生裂纹 。 而 （ 应 力集 中产生 的裂 纹 。套 圈端 面打 字过 ４ ）
椭圆变形增 加 ； 搅拌速度过缓 ， 锥度变形增 加。
生 产 中应 根据 需 要 适 当调 节 搅 拌速 度 ， 厚 的 壁
套 圈应强烈搅拌 ； 壁薄的套圈应缓慢搅拌 。
生产中采用 能使套 圈在淬火油 中翻转 １０ 的 ８。
淬 火机 构 。 实 验 数 据 表 明 ： 径 １０ ｍ、 外 ３ ｍ 内径 １０ ２ ｍｍ、 高度 ４ ｒ 的套 圈 在 油 中冷却 ２ ｓ ， ０ｍ ａ ０后
再 翻转１ ０ 油冷 ， 度 变形 可 由原来 的０ １ ｍｍ ８。 锥 ．５
２ １ 相似 变形 ．
（） 次 加 热 法 。 淬 火 前 先 加 热 到 ６０— １二 ５ ７ ０Ｃ， ０ ￣ 然后 再 升温 到淬 火温 度 。既 可达 到均 匀 加热 的 目的 ， 又可 消除 淬火 前原 始应 力 。 （ 马 氏体 分级 淬 火 法 。在 Ｍ ２ ） 点 以上 保 温 １～ ｍｉ ２ ｎ后空 冷 ， 减少 各部 分 到达 Ｍ 点 的 时 间 差 ， 少 马 氏体 转变 时 产生 的应 力 。 减
的相 似变 形 和几何 形 状发 生 变化 的非相 似 变形
匀 变形 （ 曲或 锥度 ） 翘 两种 。
２ ３ 减 少和 防 止几何 变形 的方 法 ．
两种 。它 们都 是 由于 热应力 和组织应 力 的复合 作用 产生 的 。但对 于 套 圈 而言 （ 外形 短 而 薄 ） 。
组 织应 力 比热应 力 的影 响大 的多 。
造 成套 圈 的几 何 形 状 变 化 的主 要 原 因是 ：
减少轴承套圈热处理变形的方法
第31卷第4期201O年12月哈尔滨轴承J O U R N A L O F H A R B I N B E A R I N GV01．31N o．4D ec．20l0减少轴承套圈热处理变形的方法苏俊平1，郑伟东1，张润萍2(1．哈尔滨轴承集团公司热处理分厂，黑龙江哈尔滨150036；2．哈尔滨轴承集团公司轴承实验中心，黑龙江哈尔滨150036)摘要：针对中、轻系列轴承套圈在滚棒炉加工变形较大的问题，将热处理工艺参数进行调整，较好地解决了该问题，减少了浪费，保证了产品质量。
关键词：轴承套圈；热处理zz-E；热处理变形；应力中图分类号：T G l62．71；T H l33．33文献标识码：B文章编号：1672--4852(2010)04-0029-03M et hod of r educi ng heat t r eat m ent def or m at i on of b岫g ri】【lgSu J unpi n91，ZheI l g W ei d。
n91，zhI lg Runpi n孑(1．H eat T r e at m ent S u b-F a ct o r y，H ar bi n B ear i n g G r oup C or por at i on，H ar bi n150036。
Chi na；2．B e撕ng Tes t C ent er,H ar bi n B ear i n g G r oup C or por at i on，H ar bi n150036，C hi na)㈣onsidering t he l ar ge de f or m at i o n probl em of t he m edi um a nd l ight s er ies be ar i ng t i ngs dur i ng pr oces si ng in t hero l l ba r f ur nace，t he hea t t r eat m ent pa ra m e t e r w as adj ust e d，t hi s probl em w as bet t er s ol ved，w as t e w as r ed uced，t he pr oduc t quaL Li ty W aS ensur ed：K vym m i s：be ar i ng r i ng；heat t r e at m ent pr oc ess；h eat t r e at m e nt def or m at i o n；st r ess1前言中、轻系列轴承套圈在滚棒炉淬火加工时变形较大，产品质量难以保证，工人的整形劳动强度比较大，同时给磨加工造成一定难度，变形较大的轴承套圈磨起来浪费工时，影响精度，而且容易造成废品。
预防轻系列圆锥滚子轴承套圈热处理变形的措施_杨文生
轴承套圈在热处理淬火时，由于零件各个部 位的冷却不均匀，不可避免地出现热应力和组织 应力而导致零件套圈的变形。 3.1 热应力 在冷却时，热应力是因热胀冷缩引起的工件 内部一部分金属对另一部分金属的作用力。图1 中以一个圆柱体工件为例，说明热应力引起的变 形。圆柱体在冷却时，由于冷却不均匀，表面 冷得快先收缩，心部冷得慢，阻碍表面收缩，这 样表面先冷却的部分受到来自心部的一种拉应 力，而心部受到表面部分的一种压应力，如图1 ｂ，拉应力与压应力总称为热应力。如果热应力 值超过了该钢材的屈服极限（σ s）时，工件将 发生变形。在冷却中心部温度高，结果圆柱体高 度缩短，直径变粗。又由于圆柱体中间较两端温
要控制在1.33~1.50m/s。系统压力过大，进给量 过快会产生较大的挤压力，会使轴承套圈在热处 理时释放车加工的残余应力，造成工件变形量的 增加。 （2）控制好车加工过程中的几何形状精度， 夹具安装找正要精确，椭圆度、壁厚差、锥度等 几何形状精度要在技术条件要求范围内尽量好一 些。 （3）车加工的产品尺寸要控制在尺寸公差的 中间值。尺寸散差要小。锻件的留量，退火的硬 度，刀具切削刃的磨损都会造成车加工工件尺寸 散差增大。尺寸散差过大，会使磨削加工尺寸偏 差很难控制，影响磨加工的产品质量。 （4）根据轴承套圈淬火变形的规律，在车加 工时应预留出锥度变形的空间。一般情况下， 截面非对称轴承套圈的变化规律是：远离基面的 直径尺寸会有不同程度地发生收缩，内外圈皆是 如此，而且系列代号越轻﹑幅面越宽的产品变形 越大。因此在车加工精车时，考虑淬火后变形的 问题可参考表1的抽检结果数值。以圆锥滚子轴 承内圈（见图 4）为例：精车内滚道的实际锥角 β1，要比成品设计角度β略小Δ β，β1=β-Δ β。精 车内径时，要人为地加工出非基面端内径尺寸比 基面端的内径尺寸略大的锥度，两端面内径尺寸 的差值为Δ d，d1=d+Δ d。因Δ β在实际测量中， 量表的读值显示的是距离，所以Δ β ≈Δ d /2。 Δ d 应根据套圈直径尺寸的大小、系列代号的宽 窄、轻重等不同条件选取。对于50ｍｍ≤ d ≤80 ｍｍ，80ｍｍ≤D≤250ｍｍ的圆锥轴承圈，Δ d 值可取在0.07～0.3ｍｍ之间。通常情况下，取值 的规律是直径越大，系列越轻、越宽的套圈， Δ d 取值越大。余下一定程度的变形量，可以在 磨加工过程中消除。此方法以应用多年，有效地 减少了车工变形对磨工的影响。
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极 易增 大椭 圆变 形 。这 种方 法 难 以做 到 同 时控 制 锥
度变形 和椭 圆 Ｊ １ 。■ ． ■ ｌ 几 ． ． ｎ 一
５ Ｏ ６ Ｏ ７ Ｏ ８ Ｏ ９ Ｏ
１ Ｏ
２ Ｏ
３ Ｏ
４Ｏ
（ ） 淬火油槽增ａ －级 网带 ２ ｎ
过程 中产生 的。 以下 就 淬火 过 程 中影 响锥 度 变形 的 因素作进 一 步分析 。 （ ）工 件两 端 的冷 却 速 度 １ 据 研 究 ，工 件在 油
基于 上述 分 析 ，本 文对 网带 炉 淬 火 油 槽 二 级 网
带进 行 了改造 ，使 淬 火 油 槽 二 级 网带 的运 行 方 向与
裂纹 。裂纹 的 发 生取 决 于 材 料 的延 展 性 ，为此 需 要
使用 专 门为 冷锻制 造 的材 料 。
自由镦粗 中，当 坯料 的初 期 高 度 是 直 径 的 ２倍
以上 时 ，如 图 １ ｂ所 示 ， 由于材 料 失稳 而导 致 坯 料 ｌ
镦粗 。加工 压力 随着 摩 擦 约束 而增 加 ，变 形 时坯 料
淬火 油槽 提 升 机 运行 方 向相 反 ，进 行 试 验 。加 热 设
备采 用金 舟 １０ Ｗ 保 护 气 氛 网带 炉 ，淬 火 冷却 介 质 ６ｋ
为南 京 科 润 Ｋ ４ ８ Ｒ ６ Ｇ，试 验 产 品 为 轴 承 ６ ０ ２ ５外 圈。
中淬火 时上端 冷却 速度 比下端慢 。
（ ） 出油 方式 在 ６ ０ ． １轴 承套 外 圈热 处 理 ２ ２５Ｏ
蛔
日 改造
● 改造
１ ５
网带相 接触 的端 面 比另一 端 面 的 外 径 小 ，贴 着 提 升
机 网带 一端 的外 径 尺 寸均 小 于 另 一端 ，并 且 外 径 尺 寸越大 ，其差 值也越 大 ，即锥度 变形越 明显 。
１ Ｏ
５
１ ２ ０ ０
３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １Ｏ ０ ０ Ｏ Ｏ ０ Ｏ Ｏ Ｏ
网带 炉淬 火油 槽 二 级 网 带改 造 前 后 锥 度变 形 试 验 结
果如 图 １ 示 ，椭 圆度变 形试 验结果 如 图 ２所 示 。 所
２ ５ ２ Ｏ
、
过程 中 发 现 ，产 品淬 火 出油 处 于 “ 放 ” 状 态 时 。 竖
锥度变 形 较 小 ，甚 至 没有 ；处 于平 放 状 态 时 ，锥 度 变形最 大 ，这 与其 他 研 究 者 的结 论 相 符 。另 外 ，与
轴承套 圈两 个 端 面 以相 同或 接近 的冷 却 时 间达 到 胍
点 ，可 以大幅减少锥度 变形 。这种 方法 在实 际生产 中
变形 和翘 曲变 形等 。这 些 变 形 最 终将 导 致 轴 承 套 圈
在磨 削过 程 中精 度 下 降 ，甚 至 成 为 废 品 。其 中 ，锥 度 变形是 影 响 产 品质 量 的重 要 因 素。 由 于热 处 理 后
度 变形 问题进 行 了分 析 和探 讨 。
槽二 级 网带 与油 槽 提 升 机 网 带 同方 向运 行 时 ，不 能
保证 轴承套 圈 准 确 翻转 １０ ；当二 级 网带 与油 槽 提 ８。
升机 反方 向运行 时 ，轴 承套 圈翻转 １０ 的情况 较好 。 ８。
３ ．试 验
１ 锥 度变 形 分 析 ． 资料 表 明 ，轴 承 套 圈 的锥 度 变形 是 在 淬 火 冷 却
２ 解 决轴 承 套 圈锥 度 变 形 的方 法 ．
资 料表 明 ，轴 承 套 圈 锥 度 变 形 主要 是 由 于淬 火 过程 中轴 承 零 件 上 下 端 面 的 冷 却 速 度 不 同 造 成 的 。
针对这 一问题 ， 目前国 内主要采 取如 下解决 方法 ：
４ ０
锥 度值 ／ ｍ ｇ
通 过在淬火 油槽 内
圆度值 ／ ｍ ｇ
增加 二次 网带 ，使轴承套 圈淬火 时翻转 １０ ，以保证 ８。
图 ２ 二级 网带改造前后椭圆度变形试验结果
参 热 … Ｈ ， ，啪＂ 口： 磊 加 蓥 ， Ｈ；嚣 ，４ 工 ∞ ， ９ 靠 叠 ａ 翻 ，
压
Ｆｏ ｍ ｉ ｇ ｒ ｎ
高度 日大 于 直 径 Ｄ 时 （ ／ 。＞１０） 。 ＨＤ ． ，ｃ约 为 １２ ．， 可是 当坯料 变薄后 Ｃ将 上升 到 ２ ５左 右 。图 １ ． Ｏ给 出
图 １ 二级网带改造前后锥度变形试 验结果
３ ５
３ Ｏ ２ ５
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口 ｌ改造前数量『
改造后数量１
（ ） 提高淬 火 油 的油 温 均 匀性 这 就 要 提 高淬 １
火油 的流动 性 。这 种 方 法 虽 然 减小 了锥 度 变 形 ，却
Ｏ 咖 ２
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热 处 理
ｅ ｔＴ ｅ ｔ ｅ ｔ ａ ｒａｍ ｎ
轴承套圈热处理锥度变形 的探讨
南 京 科 润 工 业 介 质 有 限 公 司 【 苏 江 ２ １０ ） １１ ０ 袁 福 东 赵 晓 博 龚 海 华
众所 周 知 ，轴 承套 圈在 热 处 理过 程 中会 产 生 多 种 变形 ，主要 有 尺 寸 胀 大 或 缩 小 、椭 圆变 形 、锥 度
冷锻成形工艺概要 （ 下）
大 阪大 学 名 誉 教 授 苏 州汉 金 模 具 技 术 有 限 公 司 （ 苏 江 ２ ５０ ） １ ４０ 小坂 田 宏 造 王 欣 （ ） 译
４ ．冷 锻 主 要 加 工方 法 的概 述 （ ）镦粗 １ 图 ２ 是外 侧 面不受模 具 约束 的 自由 ｂ
应用 比较普遍 ，问题是 常不能保证工 件翻转 １０ 。 ８ 。
一
般部 分 网带 炉 淬 火 油 槽 设 有 二 级 网 带 ，但 是
锥度 变形 仍 比较 严 重 。通 过 模 拟 试 验 发 现 ，淬 火 油
轴 承套 圈 的密 封槽 不再 进 行 加 工 ，因 此锥 度 变 形 会
造 成密 封槽 尺 寸 散 差 大 ，严 重 时 引 起 使用 过 程 中 的 轴 承温度 上 升 或漏 脂 。为此 ，本 文对 轴 承 套 圈 的锥