王鈺德

（浙江富立軸承鋼管有限公司，浙江嵊州，312400）

　　摘　要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)多種工業(yè)技術(shù)逐漸趨于成熟，其中新的加工鍛造工藝不斷被研發(fā)出來(lái)。不論是在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，還是車輛生產(chǎn)過(guò)程中，都離不開軸承這一重要機(jī)械部件。然而在制造軸承的過(guò)程中，尤其是加熱處理時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)熱變形的情況。基于上述問(wèn)題，文章結(jié)合筆者多年實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)軸承套圈熱變形的有效應(yīng)對(duì)方法進(jìn)行了闡述。

　　關(guān)鍵詞：軸承套圈；熱變形；加熱處理；車應(yīng)力；熱應(yīng)力；組織應(yīng)力

　　進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)機(jī)械制造工藝進(jìn)入了全新發(fā)展的階段，進(jìn)而更好地滿足社會(huì)發(fā)展的需要。在機(jī)械制造方面廣泛應(yīng)用了軸承套圈這種部件，但是在對(duì)這種部件進(jìn)行熱處理時(shí)，變形問(wèn)題卻往往影響了工作的正常推進(jìn)。因此，研發(fā)并應(yīng)用應(yīng)對(duì)熱變形的處理技術(shù)，是有關(guān)工藝加工部門應(yīng)該重視起來(lái)的問(wèn)題。

　　1　產(chǎn)生問(wèn)題的主要原因

　　1.1車應(yīng)力的作用

　　由于軸承套圈鍛件在退火以后需要馬上運(yùn)送至車或磨加工工序，并且軸承套圈只有較短時(shí)效性，大多數(shù)型號(hào)部件在鍛件冷卻后就被運(yùn)到車工序中實(shí)施車磨加工，為降低成本而沒有采用人工時(shí)效或自然時(shí)效的方法，這樣便沒有辦法釋放軸承套圈中的應(yīng)力。為了有效提升車工序的工作效率，就需要對(duì)車工藝上加以改變，在車削的次數(shù)上予以減少，這樣就會(huì)將單位時(shí)間內(nèi)的切削量提升上來(lái)，同時(shí)也會(huì)將軸承套圈和車刀互相之間的切削力提升上來(lái)，這樣就會(huì)有較大的應(yīng)力存在于軸承套圈當(dāng)中，也就是所謂的車應(yīng)力。在后續(xù)加工溝道或精加工時(shí)，這種車應(yīng)力就會(huì)被釋放出來(lái)，Z終造成軸承套圈中出現(xiàn)較為嚴(yán)重的變形現(xiàn)象。

　　1.2熱應(yīng)力的作用

　　滾棒爐中存在著四個(gè)加熱區(qū)，并且四個(gè)加熱區(qū)的溫度都在800℃以上，這樣在加熱爐中放入軸承套圈時(shí)就會(huì)存在著較快的加熱速度，較高的溫度便會(huì)很快被加熱到軸承套圈表面，但是卻有少量溫度存在于心部當(dāng)中，導(dǎo)致心部與套圈表面存在著較大的溫差，由于熱脹冷縮的影響，將會(huì)導(dǎo)致套圈當(dāng)中存在較大的應(yīng)力，這就是所謂的熱應(yīng)力，軸承套圈在熱應(yīng)力的影響之下變形的情況就會(huì)非常容易出現(xiàn)，加熱溫度越高，那么軸承套圈心部和表面便會(huì)有越大的溫差，相應(yīng)存在的熱應(yīng)力便會(huì)越大，進(jìn)而影響軸承套圈出現(xiàn)變形的幾率就會(huì)越大。

　　1.3組織應(yīng)力的作用

　　淬火時(shí)軸承套圈冷卻速度會(huì)很快，基體組織馬上由馬氏體取代了奧氏體，馬氏體組織的體積會(huì)大于奧氏體組織的體積，基體組織由馬氏體代替了奧氏體，造成體積出現(xiàn)漲大的情況，由滯后在外表的組織取代了心部的組織，當(dāng)表面組織完成轉(zhuǎn)變以后，將會(huì)對(duì)心部馬氏組織轉(zhuǎn)變體積增大帶來(lái)一定的影響，因而導(dǎo)致拉應(yīng)力存在于軸承套圈表面，這就是所謂的組織應(yīng)力，在組織應(yīng)力的影響之下，變形的情況就會(huì)出現(xiàn)在軸承套圈當(dāng)中，也就會(huì)使淬火介質(zhì)當(dāng)中存在著較大的冷卻速度，這樣更大的組織應(yīng)力就會(huì)產(chǎn)生，軸承套圈當(dāng)中的變形影響就會(huì)更大，對(duì)應(yīng)軸承套圈中的變形影響也越大。

　　2　應(yīng)對(duì)軸承套圈熱變形的有效方法

　　2.1減少軸承套圈受車應(yīng)力和熱應(yīng)力的影響程度

　　在滾棒加熱爐原有溫度的基礎(chǔ)上，將溫度降低40℃左右，并在此基礎(chǔ)上保溫一段時(shí)間，這樣預(yù)加熱的作用就會(huì)存在于滾棒加熱爐當(dāng)中，在加熱爐當(dāng)中放入軸承套圈之后，會(huì)減緩加熱的速度，這樣對(duì)組織就會(huì)帶來(lái)一定的穩(wěn)定作用，同時(shí)也會(huì)使人工時(shí)效能夠達(dá)到較好的目標(biāo)，對(duì)部分車應(yīng)力就會(huì)很好地予以消除，因而套圈變形在車應(yīng)力的影響之下就會(huì)變小。此外，在降低溫度以后，軸承套圈當(dāng)中的整體溫度和Z高溫度的延長(zhǎng)時(shí)間上能夠很好地適應(yīng)，這樣就大大地減小了軸承套圈的加熱溫度，在進(jìn)行加熱時(shí)，原有工藝的溫度差就會(huì)大于軸承套圈心部和表面溫度的溫差，通過(guò)下面的公式可以使改進(jìn)之后工藝的熱應(yīng)力得到改善。

　　熱應(yīng)力在工件中的表示為：

　　在這個(gè)式子當(dāng)中：金屬的線脹系數(shù)用β進(jìn)行表示；加熱工件時(shí)截面的溫度差異用Δt進(jìn)行表示；彈性的具體模數(shù)利用E進(jìn)行表示；泊松數(shù)利用μ進(jìn)行表示。

　　同時(shí)，要將車加工時(shí)的幾何形狀精度控制到位，在安裝夾具的過(guò)程中，一定要確保找準(zhǔn)精確位置，在技術(shù)條件的規(guī)定下，幾何形狀在精度上一定要按照規(guī)定予以加工。在尺寸公差中間值中控制車加工的產(chǎn)品尺寸，要盡量確保有較小的尺寸散差存在于其中。部件中的留量、退了火之后的具體硬度以及車加工工件在刀具切削刃磨損情況下的尺寸散差都會(huì)被增大，并且尺寸散差數(shù)值過(guò)大，就會(huì)很難控制磨削加工的尺寸，同時(shí)磨加工的部件在質(zhì)量上也會(huì)受到較大的影響。因此，在鍛造過(guò)程中可以采用以上的辦法加強(qiáng)控制。

　　此外，依據(jù)其變形的基本規(guī)律，在車加工過(guò)程中，應(yīng)該將錐度變形的空間留設(shè)出來(lái)，通常情況下，直徑的尺寸在遠(yuǎn)離基面時(shí)，收縮的情況就會(huì)不同程度地出現(xiàn)在其中，外圈和內(nèi)圈一般都會(huì)出現(xiàn)這樣的情況，并且幅面越寬、系列代號(hào)越輕，就會(huì)有越大的變形存在于產(chǎn)品當(dāng)中。所以，在車加工過(guò)程中，應(yīng)該按照一定的參考數(shù)值進(jìn)行加工。

　　2.2降低組織應(yīng)力影響軸承套圈的程度

　　軸承套圈實(shí)施淬火后將進(jìn)入冷卻環(huán)節(jié)，此時(shí)基體組織就會(huì)由馬氏體取代奧氏體，也將會(huì)有較快的串動(dòng)速度，冷卻速度在冷卻介質(zhì)當(dāng)中就會(huì)被提升上來(lái)，就會(huì)有較快的速度存在于組織的轉(zhuǎn)變當(dāng)中，同時(shí)就會(huì)出現(xiàn)組織應(yīng)力，導(dǎo)致套圈變形程度增加。因此，這時(shí)我們需要對(duì)串動(dòng)的頻率進(jìn)行調(diào)整，將串動(dòng)的頻率進(jìn)行下調(diào)，這樣冷卻的速度在冷卻介質(zhì)當(dāng)中就會(huì)被很好地降低，就會(huì)存在較慢的組織轉(zhuǎn)變，組織應(yīng)力就會(huì)相對(duì)被降低，在組織應(yīng)力的影響下，軸承套圈的變形情況就會(huì)被降低。

　　2.3優(yōu)化軸承套圈鍛造工藝

　　通過(guò)分析我國(guó)軸承套圈鍛造加工工藝，發(fā)現(xiàn)其中仍舊存在著很多問(wèn)題，熱變形就是其中的一個(gè)重要問(wèn)題，這類問(wèn)題的出現(xiàn)將會(huì)使制造工藝成本被提高，鍛件的質(zhì)量也會(huì)受到影響，結(jié)果造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。因此，為了有效解決軸承套圈熱變形的情況，我們要將熱鍛工藝放在首要的位置上進(jìn)行對(duì)待，務(wù)必要根據(jù)相應(yīng)的工藝流程進(jìn)行施工。此外，在對(duì)待工藝加工問(wèn)題上，要有專門的技術(shù)人員進(jìn)行施工，依據(jù)基本的工藝方案，為了提升產(chǎn)品的質(zhì)量和材料的利用率，就要努力將鍛造工藝提升上來(lái)。

　　3　結(jié)語(yǔ)

　　綜上所述，機(jī)械制造工業(yè)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)下進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展階段，不斷滿足社會(huì)發(fā)展的需要，同時(shí)也使我國(guó)的工業(yè)制造行業(yè)逐漸走向了成熟，軸承套圈是工業(yè)制造工藝當(dāng)中一項(xiàng)非常重要的部件加工技術(shù)，在機(jī)械制造工程當(dāng)中得到了廣泛的應(yīng)用。筆者通過(guò)文章，主要對(duì)軸承套圈加熱中出現(xiàn)的變形情況進(jìn)行了分析，并且給出了一定的解決方案，為促進(jìn)我國(guó)軸承套圈加工工藝進(jìn)一步的發(fā)展提供了一定借鑒。

　　參考文獻(xiàn)

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來(lái)源：《中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)》2014年32期