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什么原因造成轴承圈烧伤和裂纹?

来源:龙道轴承 发布时间:2019-01-25热度:
磨削加工中,磨削烧伤和磨削裂纹是两种常见的缺陷。轴承套圈材料一般是采用GCr15或GCr15SiMn。铬轴承钢经热处理后具有不少的优点:硬度高而均匀、具有良好的耐磨性、较高的弹性极...

  磨削加工中,磨削烧伤和磨削裂纹是两种常见的缺陷。轴承套圈材料一般是采用GCr15或GCr15SiMn。铬轴承钢经热处理后具有不少的优点:硬度高而均匀、具有良好的耐磨性、较高的弹性极限和疲劳强度。因此,它得到了广泛应用。但在磨削加工时,如稍不加注意容易引起磨削烧伤和磨削裂纹。本文就轴承套圈(轴承钢)的磨削烧伤和磨削裂纹现象作一初步分析。
  一、磨削烧伤
  磨削加工与其他加工相比较具有许多特点:
  (1)磨削线速度较高,一般为35m/s左右,是车削铣速度的10倍左右;
   
  (2)砂轮磨粒的切削刃不像其他刀具那样具有规则的切削角度和良好的切削性能。
  (3)磨削时磨削面积较大,冷却液较难直接进入切削区,冷却效果差。
  因此,与其他金属切削方法相比较,磨削时磨削热量和磨削温度相当高,容易引起磨削烧伤和磨削裂纹。
  产生轴承钢磨削烧伤的原因是多方面的,如磨削方式、磨削用量、砂轮特性、冷却润滑、机床条件以及操作水平等。但是根据研究与分析预防磨削烧伤的方法归纳起来有两个方面:降低磨削热量和减少传递到工件的磨削热量。在不降低磨削效率的前提下,较少砂轮直径和提高工件速度,是防止磨削烧伤的有效途径。
  二、磨削裂纹
  在磨削过程中,磨削裂纹是各种应力叠加后超过材料的极限强度,从而使工件表面产生细微的裂纹。为防止磨削裂纹的产生,就必须从降低表面应力上采取措施。本文仅对轴承钢组织对磨削应力和磨削裂纹的影响进行探索,有以下几个方面。
  (1)热阻的影响:轴承钢具有较高的热阻,高热阻必然要形成很高的温度梯度。在磨削加工层的残余应力中,有磨削温度和温度梯度形成的热应力是主要的,而由磨削阻力而产生的机械应力则非常小。
  (2)热膨胀系数的影响:在马氏体轴承钢中,碳化物的膨胀系数比基本要小,因此随着磨削温度的周期性变化,碳化物和基体金属之间的形变差也将在晶界处形成和积累相应的热应力。
  (3)碳化物的影响:当碳化物为均匀分布的点状碳化时,对磨削应力的分散是有利的,因而不容易产生磨削裂纹。外球面轴承适量的润滑剂,安装前不需清洗,不需补加润滑剂,轴承内圈凸出端上的顶丝螺钉在轴上紧固时.允许的轴向负荷不得超过额定动负荷的20%。当存在着带状碳化物时,则容易引起应力集中,也容易产生磨削裂纹。在存在网状碳化物时,特别是当网状碳化物完全地包围晶界,割断了基体组织的连续性时,在晶界处应力集中就非常严重的,这时即使采用合理的磨削方式,磨削裂纹也难以避免,严重时会产生表面材料剥落现象。
  (4)残余奥氏体的影响:在马氏体轴承钢(GCr15或GCr15SiMn)中,存在着一定的残余奥氏体,当残余奥氏体向马氏体转变时,在交变的磨削温度和应力作用下,会有部分的残余的奥氏体转变为马氏体,引起工件表面层的局部膨胀,不可避免地产生一定的组织应力。
  防止产生磨削裂纹与防止产生磨削烧伤一样,必须降低磨削热量,减少磨削热对工件的影响,缩小温度梯度,同时在零件设计结构上和磨削加工前的各种加工过程中采取一些措施,避免产生应力集中。带座轴承清洗将轴承拆下检查时,先用拍照等方法做好外观记载。另外,要供认剩余润滑剂的量并对润滑剂采样,然后再清洗轴承。例如:碳化物偏析、成分偏析、非金属杂物、组织疏松、缩孔、夹层、折叠等冶金缺陷和打记号、刀痕、碰伤等机械加工缺陷,都会引起应力集中,应采取适当的措施。
  根据有关资料表明,回火温度的提高,会大大改善磨削前的应力状态,使磨削裂纹率大为下降。带座外球面轴承是将滚动轴承与轴承座结合在一起的一种轴承单元。大部分外球面轴承都是将外径做成球面,与带有球状内孔的进口轴承座安装在一起,结构形式多样,通用性和互换性好。
  轴承套圈(轴承钢)易于产生磨削裂纹和磨削烧伤的原因:主要是它具有极高的热阻及其组织成分上的特点而引起的。提高工件线速度和减少砂轮直径是防止磨削烧伤和磨削裂纹的有效措施,在特殊条件下,适当地提高回火温度,可以减少磨削裂纹的产生。

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责任编辑:龙道轴承
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