轴承零件磨削缺陷形成原因及对策

特轻及薄壁系列轴承套圈热处理变形分析

我厂生产的特轻及薄壁系列轴承套圈在RJC-150-8生产线上淬火后变形超差率达10%～20%，，有些因变形过大而报废，给生产进度和整形工序带来很大压力。

一淬火过程对变形的影响

1淬火温度

淬火温度是影响变形的主要参数之一，直接影响变形的大小。如淬火温度选择较高，在加热过程中会使唤加热速度增快，当套圈子表面（A点）已进入塑性区域，而套圈子心部（B点）还处在弹性区域，导致温度梯度和胀量差△L增大，使内应力增加，如图1所示。在较高淬火加热温度下，还会使碳化物进一步溶解，奥氏体晶粒逐渐长大，使塑性变形抗力降低和内应力增大，造成变形增加。

如淬火温度选用适宜，可以降低套圈子表面与心部的温度差，使加热较均匀，从而使内应力降低，变形减少。淬火温度与应力的关系如图2所示。故淬火温度I区应选用工艺下限或比下限低5～10℃，Ⅱ区、Ⅲ区可选用工艺下限。

2保温时间

在较低的温度下保温时间过短，套圈在加热过程中就会有过多的未溶碳化物，使合金化和碳浓度不足，在淬火中使奥氏体稳定性低，易出现屈氏体。如保温时间过长，淬火过程中会使内应力相对增大，导致变形增多。

在奥氏体均匀化时应采用最短的保温时间，建议取总加热时间的0.3～0.4倍（根据零件壁厚不同选取）。

3冷却方法

冷却不均匀是造成变形的原因之一，套圈在淬火冷却时，表面冷却快，心部冷却慢，当表面过冷奥氏体开始向马氏体转变时，心部还未发生转变。由于比容不同（马氏体大于奥氏体）会产生一定的组织应力，并且应力的大小与淬火冷却速度有很大的关系，淬火冷却速度越快，套圈的表面与心部温差越大，达到马氏体转变点的时间差越大，产生内应力也就越大，使变形增加。可采用以下措施加以改进：

（1）选择用动冷却方法，相对降低冷却速度，控制冷却不均匀，减少变形。

（2）鉴于在实际生产中热处理均采用单一冷却介质（快速淬火油），可采用热油淬火，这样可降低套圈表里发生马氏体转变的时间差，相对降低冷却不均匀程度，从而减小淬火应力引起的变形。油温控制在70～100℃，并尽可能高。油温与变形的关系如图3所示。

4装料方法

根据套圈型号和壁厚胀量不同，产品在加热过程中的热胀量也不同，如果产品在装料时，相互之间没有间隙或间隙过小，在高温下就会因相互挤压而引起变形。以HM218210和2007119E 外圈为例说明套圈淬火时的尺寸变化。

各随机取样10件，测量外径（大端）尺寸，然后把试样放入淬火炉中加热至淬火前状态，迅速取出再一次测量外径（大端）尺寸。可知HM21821外圈外径平均胀量1.67㎜，2007119E 外圈外径平均胀理1.62㎜。

另外，在装料时外径大于100㎜的套圈均要摆放于输送带上，堆放在输送带上进炉加热至淬火状态时会因塑性变形抗力低，而由套圈的自重产生变形。

因此在装料时产品相互之间应留5～20㎜间隙（根据套圈型号不同选取）；产品外径大于100㎜必须摆放进炉，以避免变形。

二工艺参数搭配实例

对我厂生产的GCr15钢制特轻系列及薄壁系列轴承套圈各举一个实例来说明淬火过程中各工艺参数选择。

（1）零件尺寸

HM218210外圈：外径147.4㎜，高度32.8㎜，壁厚8.7㎜。

2007119E外圈：外径145.35㎜，高度32.85㎜，壁厚7.7㎜。

（2）淬、回火技术要求

金相组织1-7级合格，回火后硬度为61～65HRC，直径变动量Vdp≤0.30㎜。

（3）试样选取

用外径测量仪分别对HM218210和2007119E外圈按车加工技术标准各挑选20件（Vdp≤0.08㎜），做好相应编号。

（4）淬、回火加工工艺

两型号淬、回火工艺曲线如图4所示。在加工中，套圈摆放三层，相互之间留5㎜间隙，HM218210外圈淬火油温为83℃，2007119E外圈淬火油温为100℃

（5）实测结果

淬火前后测量外径（小端）椭圆值见表1。对两型号各取样二件化验组织和检测硬度，金相组织2级，硬度为61～62HRC，JB1255-2001标准。

由表1可知，HM218210外圈淬、回火外径（小端）Vdp平均为0.17㎜，超差率5%；2007119E 外圈淬、回火外径（小端）Vdp平均0.16㎜，没有一件超标。

三应用效果

将优化后的工艺，即选用下限的淬火温度，奥氏体均匀化最短的保温时间、适宜的冷却方法和合理的装料应于实际批量生产中，通过对多种型号产品的测试，结果表明：同型号的产品优化后变形超差率可降低50%，Vdp数值可降低30%～40%，可使两系列变形超差率控制在8%之内，前提是要保证车加工椭圆符合相关技术标准。