大型薄壁轴承套圈热处理平面度超差分析
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Ｃ Ｎ４ｌ一１ ４ ／ Ｈ １８ Ｔ
Ｂ ａ ｉ ｇ２ ｅ ｒ ０１１， ｏ ７ ｎ Ｎ ．
轴承
２ １ 年７ ０ １ 期
３ ０—３ １
大 型薄 壁轴 承套 圈热处理 平面度超差 分析
王珂 ， 龚建勋 ， 万顺 ， 韩 王红伟
（ 阳 Ｌ Ｃ轴承有 限公 司， 洛 Ｙ 河南 洛 阳 ４ １３ ） ７ ０ ９
ｌ 套 圈 ； ５ 转 轴 ；一 立 柱 孔 ； ，一 钢 板 一 ２，一 ３ ４６
图 ４ 旋转淬 火机操作 示意 图
由表 ２与原始工艺对 比可看 出 ， 在保证 热处 理 质 量 的前 提 下 ， 区采 用工 艺下 限温度 比用 原 ３个
始 工 艺温度 产 生 的 翘 曲程 度 有 所 降低 ；Ｉ区采 用 低 于下 限 的温 度能进 一 步减 小翘 曲程 度 。 ２２ 淬火 冷却 的影 响 ．
０３ ０４ ． ５— ．０
套圈在淬火加热温度 均匀 的条件下 ， 如其表 层与心部的温度都在 相变点 以上 时， 冷却不均匀
也会 造 成翘 曲 ， 是 淬 火 工 件 发 生 翘 曲 的 主 要 原 这 因之一 。冷 却 速 度 越 快 越 不 均 匀 ， 面 与 心 部 温 表 差越 大 ， 由此 产 生 的应 力 越 大 ， 生 翘 曲 的倾 向越 产 大， 程度 越严 重 。 上述 套 圈 在 Ｋ一１０生 产 线 淬 火 冷 却 过 程 中 ７
摘 要 ： 了热处理 过程 中淬火加热温度 、 分析 装料方法及 冷却方 式等对 大型 薄壁轴 承套 圈平面 度 的影响 ， 出了 给 改进 措施 ， 在保证套 圈热处理质量 的前 提下 ， 可有效控 制此类轴承套 圈的翘 曲。
关键词 ： 型薄壁轴承 ； 圈 ； 大 套 淬火 ； 曲 翘 中图分类号 ：Ｈ１３ ３ ；Ｇ ５ ． Ｔ ３ ． ３ Ｔ １６ ３ 文献标 志码 ： Ｂ 文章编 号 ：００— ７ ２ ２ １ ） ７— ０ ０—０ １０ ３ ６ （ ０ １ ０ ０ ３ ２
１ 存在 的 问题
我公司加工 的大型薄壁轴承套 圈如 ６９２ ／ １５Ｍ
０ ，１６ Ｍ ０ １６８４ ／ １及 ６９６ ／ １等所 用 的设 备 是 Ｋ一 １５ Ｍ ０
工艺 温 度 ， 随机 取 ｌ ０件 ， 面度 在 ０ ３～ ． ５ｍ 平 ． ０ ４ ｍ。
用工 艺下 限温度 ， 淬火 加 热工 艺 曲线 如 图 ２所 示 。
不均匀加热和不均匀冷却 ， 使套圈产生翘曲。
２ １ 淬 火加 热温 度及 均 匀性 的影 响 ．
图２ 工艺下限温度 时的工艺曲线示意 图
加热 过程 中 ， 圈表 层 和 心 部 温 度 的 差 异 导 套 致 了热应 力 的产 生 ， 应 力 超 过 材 料 的 弹 性 极 限 热 就会 发 生形 变 。高 的加 热 温度 使 高 温 状 态 钢 的塑
度 的下 限 。 １ ５ Ｍ ０ 为 例 ，个 区采用 原始 以６ ９ ６ ／ １ ３
收 稿 日期 ：０ ０—１ ２ ； 回 日期 ：０ １ ０ — ０ ２１ ２— ３ 修 ２１ — １ ３
王珂 ， ： 型薄壁轴承套圈热处理平 面度超 差分析 等 大
２
ｐ＼ 越赠
１
６
图 ３ Ｉ区 温 度 再 降 时的 工 艺 曲 线 示 意 图 表 ２ 工 艺 温 度 对 平 面 度 的影 响
所 以 在 保 证 套 圈 性 能 的 前 提 下 宜 选 用 工 艺 温
再降低 Ｉ 区温度 （ 低于下 限） 。以 ６ ９６ ／ １ 车 １５ Ｍ ０ （
工件尺寸状态 同前） 为例 ， 淬火加热工艺曲线如 图
３所 示 。随 机取 １ ０件 ， Ｇ ０ 用 ８４平 面检 测仪 测平 面 度 ， 洛 氏硬 度计 检测 硬 度 ， 果见 表 ２ 用 结 。
ｐ＼ 螬 燃
删遴鼙
图 １ 加 热 时 的膨 胀
２ 原 因分 析
轴承套圈的翘曲是轴向不均匀变形 的表现形 式之一¨ 。淬火加热温度不均匀 ， 装料方式不 当，
淬火 冷却 时 套 圈 上 、 端 冷 却 速 度 不 一 致 以及 套 下 圈在 加 热和 冷 却 时 自身 的 碰 撞 等 ， 会 造 成 套 圈 均
性 显 著增 加 ， 图 １ 示 Ｊ表 面 （ 如 所 ， Ａ点 ） 已进 入 塑
加热不均匀对此类套圈 的翘曲也有影响。相 变点 以下 ， 热不 均匀 主要 反 映 在 热应 力 方 面 ； 加 相
变点 以上 ， 热 不均 匀 除表 现 在 热应 力 方 面外 ， 加 还 影 响到组 织 转 变 的不 等 时 性 。相 变 点 以下 加 热 ， 由于 表层 已进 入 塑性 温 度 区 而心 部 还 在 弹性 变 形 温度 区 ， 以应 缓 慢 加 热 Ｊ 所 。淬 火 加 热 时 Ｉ区起
性 区域 ， 而心 部 （ 点 ） 还处 在 弹 性 区域 ， 导致 温 度 梯度 和膨 胀量 差 ，增 大 ， 内应力 增 加 。文 献 ［ ］ Ｊ 使 ３
预热作用 ， 其温度低 可进一步减小 套圈表层与心 部的温差 ， 提高加热均匀性 ， 减小热应力。因此可
表明， 淬火加热温度对钢件翘 曲变形 的影响较大 ，
１０ ７ 生产线 ， 淬火加热分 ３ 区。此类套圈具有外 个
径大 、 高度低 及壁 薄的特 点 ， 尺寸详 见 表 １ 其 。套 圈 淬火后极 易 产 生 翘 曲超 差 ， 因此 需 要 进 行 校 正 、 整 形， 严重影 响生产进 度 ， 还可能造 成废 品。 甚至
表 １ 轴承套 圈的尺寸
相 同的 ２ 件分 ２组 （ ０ 每组 １ ） 采用双层和单 Ｏ件 ，
层 ２种 摆放 方 式进 行试 验 ， 淬火 后 用 Ｇ ０ 测 其 ８４检 平 面度 ， 果见 表 ３ 结 。
表 ３ 单 层 、 层 摆 放 平 面 度 双
摆放方式 单层
双层
平面度 ／ ｍ ａ ｒ ０２ ０３ ． ５～ ．０
Ｃ Ｎ４ｌ一１ ４ ／ Ｈ １８ Ｔ
Ｂ ａ ｉ ｇ２ ｅ ｒ ０１１， ｏ ７ ｎ Ｎ ．
轴承
２ １ 年７ ０ １ 期
３ ０—３ １
大 型薄 壁轴 承套 圈热处理 平面度超差 分析
王珂 ， 龚建勋 ， 万顺 ， 韩 王红伟
（ 阳 Ｌ Ｃ轴承有 限公 司， 洛 Ｙ 河南 洛 阳 ４ １３ ） ７ ０ ９
ｌ 套 圈 ； ５ 转 轴 ；一 立 柱 孔 ； ，一 钢 板 一 ２，一 ３ ４６
图 ４ 旋转淬 火机操作 示意 图
由表 ２与原始工艺对 比可看 出 ， 在保证 热处 理 质 量 的前 提 下 ， 区采 用工 艺下 限温度 比用 原 ３个
始 工 艺温度 产 生 的 翘 曲程 度 有 所 降低 ；Ｉ区采 用 低 于下 限 的温 度能进 一 步减 小翘 曲程 度 。 ２２ 淬火 冷却 的影 响 ．
０３ ０４ ． ５— ．０
套圈在淬火加热温度 均匀 的条件下 ， 如其表 层与心部的温度都在 相变点 以上 时， 冷却不均匀
也会 造 成翘 曲 ， 是 淬 火 工 件 发 生 翘 曲 的 主 要 原 这 因之一 。冷 却 速 度 越 快 越 不 均 匀 ， 面 与 心 部 温 表 差越 大 ， 由此 产 生 的应 力 越 大 ， 生 翘 曲 的倾 向越 产 大， 程度 越严 重 。 上述 套 圈 在 Ｋ一１０生 产 线 淬 火 冷 却 过 程 中 ７
摘 要 ： 了热处理 过程 中淬火加热温度 、 分析 装料方法及 冷却方 式等对 大型 薄壁轴 承套 圈平面 度 的影响 ， 出了 给 改进 措施 ， 在保证套 圈热处理质量 的前 提下 ， 可有效控 制此类轴承套 圈的翘 曲。
关键词 ： 型薄壁轴承 ； 圈 ； 大 套 淬火 ； 曲 翘 中图分类号 ：Ｈ１３ ３ ；Ｇ ５ ． Ｔ ３ ． ３ Ｔ １６ ３ 文献标 志码 ： Ｂ 文章编 号 ：００— ７ ２ ２ １ ） ７— ０ ０—０ １０ ３ ６ （ ０ １ ０ ０ ３ ２
１ 存在 的 问题
我公司加工 的大型薄壁轴承套 圈如 ６９２ ／ １５Ｍ
０ ，１６ Ｍ ０ １６８４ ／ １及 ６９６ ／ １等所 用 的设 备 是 Ｋ一 １５ Ｍ ０
工艺 温 度 ， 随机 取 ｌ ０件 ， 面度 在 ０ ３～ ． ５ｍ 平 ． ０ ４ ｍ。
用工 艺下 限温度 ， 淬火 加 热工 艺 曲线 如 图 ２所 示 。
不均匀加热和不均匀冷却 ， 使套圈产生翘曲。
２ １ 淬 火加 热温 度及 均 匀性 的影 响 ．
图２ 工艺下限温度 时的工艺曲线示意 图
加热 过程 中 ， 圈表 层 和 心 部 温 度 的 差 异 导 套 致 了热应 力 的产 生 ， 应 力 超 过 材 料 的 弹 性 极 限 热 就会 发 生形 变 。高 的加 热 温度 使 高 温 状 态 钢 的塑
度 的下 限 。 １ ５ Ｍ ０ 为 例 ，个 区采用 原始 以６ ９ ６ ／ １ ３
收 稿 日期 ：０ ０—１ ２ ； 回 日期 ：０ １ ０ — ０ ２１ ２— ３ 修 ２１ — １ ３
王珂 ， ： 型薄壁轴承套圈热处理平 面度超 差分析 等 大
２
ｐ＼ 越赠
１
６
图 ３ Ｉ区 温 度 再 降 时的 工 艺 曲 线 示 意 图 表 ２ 工 艺 温 度 对 平 面 度 的影 响
所 以 在 保 证 套 圈 性 能 的 前 提 下 宜 选 用 工 艺 温
再降低 Ｉ 区温度 （ 低于下 限） 。以 ６ ９６ ／ １ 车 １５ Ｍ ０ （
工件尺寸状态 同前） 为例 ， 淬火加热工艺曲线如 图
３所 示 。随 机取 １ ０件 ， Ｇ ０ 用 ８４平 面检 测仪 测平 面 度 ， 洛 氏硬 度计 检测 硬 度 ， 果见 表 ２ 用 结 。
ｐ＼ 螬 燃
删遴鼙
图 １ 加 热 时 的膨 胀
２ 原 因分 析
轴承套圈的翘曲是轴向不均匀变形 的表现形 式之一¨ 。淬火加热温度不均匀 ， 装料方式不 当，
淬火 冷却 时 套 圈 上 、 端 冷 却 速 度 不 一 致 以及 套 下 圈在 加 热和 冷 却 时 自身 的 碰 撞 等 ， 会 造 成 套 圈 均
性 显 著增 加 ， 图 １ 示 Ｊ表 面 （ 如 所 ， Ａ点 ） 已进 入 塑
加热不均匀对此类套圈 的翘曲也有影响。相 变点 以下 ， 热不 均匀 主要 反 映 在 热应 力 方 面 ； 加 相
变点 以上 ， 热 不均 匀 除表 现 在 热应 力 方 面外 ， 加 还 影 响到组 织 转 变 的不 等 时 性 。相 变 点 以下 加 热 ， 由于 表层 已进 入 塑性 温 度 区 而心 部 还 在 弹性 变 形 温度 区 ， 以应 缓 慢 加 热 Ｊ 所 。淬 火 加 热 时 Ｉ区起
性 区域 ， 而心 部 （ 点 ） 还处 在 弹 性 区域 ， 导致 温 度 梯度 和膨 胀量 差 ，增 大 ， 内应力 增 加 。文 献 ［ ］ Ｊ 使 ３
预热作用 ， 其温度低 可进一步减小 套圈表层与心 部的温差 ， 提高加热均匀性 ， 减小热应力。因此可
表明， 淬火加热温度对钢件翘 曲变形 的影响较大 ，
１０ ７ 生产线 ， 淬火加热分 ３ 区。此类套圈具有外 个
径大 、 高度低 及壁 薄的特 点 ， 尺寸详 见 表 １ 其 。套 圈 淬火后极 易 产 生 翘 曲超 差 ， 因此 需 要 进 行 校 正 、 整 形， 严重影 响生产进 度 ， 还可能造 成废 品。 甚至
表 １ 轴承套 圈的尺寸
相 同的 ２ 件分 ２组 （ ０ 每组 １ ） 采用双层和单 Ｏ件 ，
层 ２种 摆放 方 式进 行试 验 ， 淬火 后 用 Ｇ ０ 测 其 ８４检 平 面度 ， 果见 表 ３ 结 。
表 ３ 单 层 、 层 摆 放 平 面 度 双
摆放方式 单层
双层
平面度 ／ ｍ ａ ｒ ０２ ０３ ． ５～ ．０