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特大型薄壁轴承外圈表面淬火变形的工艺控制

来源:龙道轴承 发布时间:2019-03-06热度:
某特大型六排滚子转盘轴承第2外圈传统加工工艺为粗车后进行轴向滚道表面淬火,经加热整形修正翘曲变形,最后精车淬火面。而加热整形可能造成滚道软点的存在,且精车后会出现第...


  某特大型六排滚子转盘轴承第2外圈传统加工工艺为粗车后进行轴向滚道表面淬火,经加热整形修正翘曲变形,最后精车淬火面。而加热整形可能造成滚道软点的存在,且精车后会出现第2外圈局部淬硬层深度减小及淬硬层深度不均匀现象,加大了轴承滚道被局部载荷压溃的可能性,影响轴承承载能力和使用寿命。因此研究如何减少由于表面淬火而造成的外圈翘曲变形量,对于提高产品使用寿命有着重要意义。
  1.产品技术要求及传统加工工艺

  第2外圈尺寸及淬火区域如图1所示,材料为42CrMo,根据图纸要求,滚道宽度为220mm,硬度为55~62HRC,有效硬化层不小于5mm。
  传统工艺路线为:车基面、内径面、外径面—车端面—滚道表面淬火—加热整形修滚道翘曲—精车基面—精车滚道、端面—磨滚道。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。由于第2外圈尺寸大,径向壁宽,轴向壁薄,刚性差,且淬火面积较大,致使滚道表面内外受热、冷却速度不_致,表面淬火后翘曲变形量较大。故传统工艺为了减少变形增加了加热整形修滚道翘曲工序;为了保证精车的加工余量,加大了第2外圈高度,工艺高度取为68mm。
  传统工艺存在的缺点:(1)表面淬火后进行整形处理,操作过程复杂,对操作人员的技术水平要求高,费用高,周期较长,且整形效果不明显,整形后工件有较大的内应力,容易造成几何形状不稳定。带座轴承是润滑脂密封型深沟球轴承和各种形状的轴承座组合而成的高精度组件产品。轴承组件可以通过几个螺栓直接安装到机械装置的主体上,具有调心功能,能够进行润滑脂的补充等,是一种安装使用都非常简便的产品。(2)由于变形较大,第2外圈精车后,局部淬硬层切除量较大,造成成品有效淬硬层深度不足、厚度不均匀。如图2所示,位置1处淬硬层深度比位置2处淬硬层深度浅1~2mm,影响轴承承载能力和使用寿命。若淬火时加大淬硬层深度,则极易出现表面淬火裂纹,造成零件的报废。

  2新加工工艺
  通过对传统加工工艺分析及改进,确定了新的加工工艺方案为:车基面、内径面、外径面→车端面、车斜坡(图3)→滚道表面淬火→精车基面→精车滚道、端面→磨滚道。新工艺增加了车斜坡工序,取消了加热整形及修滚道面翘曲工序。
  滚道表面淬火后如图4所示。

  为了对倾斜滚道进行表面淬火,需调整热处理感应器位置及加热面与之相适应。外球面轴承实际上是深沟球轴承的一种变型,特点是它的外圈外径表面为球面,可以配入轴承座相应的凹球面内起到调心的作用。外球面轴承主要用来承受以径向负荷为主的径向与轴向联合负荷,一般不宜单独承受轴向负荷。在滚道表面图3车斜坡工序示意图

  图4新工艺表面淬火后示意图
  淬火工艺参数与原工艺一样的前提下,按新工艺对工件进行试制,经检测,位置1与位置2相对于基面的高度差为0.4mm左右,因此,滚道淬火面精车量为0.5mm即可,成品滚道有效淬硬层深度和均匀性比原工艺有明显提高,同时取消了整形工序,零件质量和加工效率提高。
  3结束语
  新工艺在原热处理设备和淬火工艺下,通过工艺预处理,抵消了热处理变形造成的热处理部位平面位置的改变,减少了淬火表面的加工余量,确保了零件成品的有效淬硬层深度,提高了产品质量及加工效率,为类似宽端面薄壁轴承零件的加工提供了一种新思路。

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责任编辑:龙道轴承
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