鋼(gāng)球作為滾(gǔn)動軸(zhóu)承的(de)關鍵(jiàn)零件,在軸(zhóu)承中(zhōng)起承(chéng)載和(hé)傳遞(dì)載荷與運動的(de)作用(yòng),對軸承的(de)壽命和(hé)振動噪(zào)聲有較大的影(yǐng)響。
鋼(gāng)球表面上(shàng)的任何一(yī)點都是承受載(zǎi)荷的工作面,承(chéng)受周(zhōu)期不(bú)定的變載(zǎi)荷,接觸面(miàn)積小(xiǎo),接觸應(yīng)力大,鋼(gāng)球受力條件比較惡(è)劣(liè),極易産(chǎn)生疲(pí)勞破(pò)壞。鋼(gāng)球整個表面既(jì)是加工面又(yòu)是(shì)支承(chéng)面,因此鋼(gāng)球加工技術也是機(jī)械行業中(zhōng)非(fēi)常獨特(tè)、專業(yè)化的,對原材料(liào)、工藝技術、加工裝備(bèi)、工裝磨具(jù)、研磨液(yè)等要求非常高。
目前,國(guó)内鋼球工(gōng)藝技(jì)術水(shuǐ)平、裝(zhuāng)備水(shuǐ)平、質量控制水平以及工裝磨(mó)具水平都(dōu)已達到或(huò)接(jiē)近(jìn)國際先進水平,管理更趨(qū)精(jīng)細和完(wán)善,規模化(huà)生産和經(jīng)營凸現,生(shēng)産總量不(bú)斷擴(kuò)大。鋼(gāng)球質量水(shuǐ)平: 批量(liàng)生(shēng)産公(gōng)差等(děng)級g5,規格材(cái)料齊全,單(dān)粒振動達到26 db,壽命(mìng)k值(zhí)達到(基(jī)本(běn)額定(dìng)壽命試驗值 l10t 與(yǔ)基本額定(dìng)壽命(mìng)l10之比(bǐ)) 達到(dào)12以上(shàng)。
1)加工(gōng)工(gōng)藝(yì)過程(chéng)
2種主要加(jiā)工工(gōng)藝方法(fǎ):
2)原材料(liào)
gcr15線材(cái)由于價位(wèi)适中,熱(rè)處理容(róng)易,應(yīng)用最為廣(guǎng)泛,約占85%以(yǐ)上。其他,如應用在與(yǔ)耐久(jiǔ)性相比更(gèng)重視耐蝕性的(de)場合,采用(yòng)不鏽鋼鋼(gāng)球;飛機等(děng)特殊用(yòng)途(tú),要求(qiú)使用(yòng)優于gcr15耐熱(rè)性的高速工具(jù)鋼(鎢(wū)系(xì)鋼)及耐(nài)熱鋼(m50)等,特(tè)殊用途的(de)鋼球通常(cháng)由于實施(shī)複雜的熱處(chù)理工藝(yì)(如高溫淬(cuì)火、多(duō)次回火、冷處理(lǐ)等)材料成(chéng)本更高,加(jiā)工成(chéng)本也(yě)較高。
3)工藝(yì)裝備
國内已經(jīng)形成了一整套的主力鋼(gāng)球加工工(gōng)藝裝備,包(bāo)括z32,z32g系列鋼(gāng)球(qiú)冷镦機(jī)及高速(sù)冷镦機(jī),3m49,3m79系列光球機,3m46,3m76系列磨球機,3m47,3m77系列研球(qiú)機,保護氣(qì)氛熱(rè)處理(lǐ)爐,鋼球表面(miàn)強化(huà)機(jī),基于毛刷清洗(xǐ)與基(jī)于高強度(dù)海綿旋轉擠壓(yā)清(qīng)洗(xǐ)的清洗機(jī)等。檢(jiǎn)測設備主(zhǔ)要有(yǒu)基于視覺(jiào)系統的鋼球表(biǎo)面質量外觀檢(jiǎn)查儀,基于渦流(liú)探傷(shāng)原(yuán)理附帶(dài)光學、振動(dòng)通道(dào)的渦流光電外觀檢查儀。光、磨、研主(zhǔ)力加(jiā)工機(jī)床研磨闆(pǎn)直徑(jìng)為φ300~950(1000)mm,裝(zhuāng)球量(liàng)20~1000 kg,機床(chuáng)加工精度可滿足g5鋼(gāng)球的要求。
需要引起重視(shì)的問(wèn)題:1.國産高(gāo)速冷(lěng)镦(duì)機質量(liàng)仍不太穩定,可(kě)靠性較差(chà),冷镦(duì)模具質量偏低(dī);2. 光、磨、研設備一(yī)般為(wéi)通用設備(bèi),專線化專業布(bù)局設(shè)計有(yǒu)不少提升(shēng),效(xiào)率仍需(xū)要不(bú)斷提升;(3)光(guāng)、磨、研設備(bèi)自動(dòng)控制(zhì)和自動化(huà)水平需進(jìn)一步提高; (4)鋼球加工(gōng)工序間清洗、幹燥、質量控制連線設備(bèi)仍(réng)缺乏專業(yè)布局(jú)和生(shēng)産(chǎn);(5)鋼(gāng)球成(chéng)品清洗設備适(shì)用性(xìng)及清洗可(kě)靠性(xìng)需提(tí)升;(6)鋼球成(chéng)品外(wài)觀(guān)檢(jiǎn)查儀(yí)器仍(réng)需完(wán)善,提(tí)高可(kě)靠性。
4)質量(liàng)控制(zhì)方法(fǎ)
國内(nèi)鋼球(qiú)質(zhì)量(liàng)控制已經形(xíng)成(chéng)了一(yī)整套的方(fāng)法,質量指标和方法(fǎ)主要為:原材料(liào)質量(liàng)、尺寸及尺(chǐ)寸精(jīng)度(dù)、熱(rè)處理(lǐ)硬度及金相組(zǔ)織、表面缺陷(xiàn)。随(suí)着鋼球加工工藝及(jí)加工裝備(bèi)的完(wán)善,各鋼球(qiú)制造企業在尺(chǐ)寸及尺寸(cùn)精度(dù)、熱處理(lǐ)硬(yìng)度等方面基本都能(néng)滿足(zú)标準要求(qiú)。還需要引起重(zhòng)視的問題:1.原(yuán)材(cái)料質量(liàng)控制和(hé)根據(jù)鋼球用途(tú)進行材料選擇(zé);2.鋼(gāng)球尺(chǐ)寸(cùn)穩定(dìng)性檢(jiǎn)測與控制;3.鋼球表面強化(huà)、表面應力控制(zhì);4.鋼球表(biǎo)面(miàn)形貌(mào)的(de)檢測與控制(zhì);5.鋼球表面波紋(wén)度監(jiān)測和控制;6.鋼球出貨質量(liàng)确認(rèn);7.鋼球(qiú)接觸疲勞壽命試驗(yàn)與控(kòng)制。
5)接觸疲勞失效
滾(gǔn)動疲勞的(de)機理大緻(zhì)分為(wéi)内部起源(yuán)型剝(bāo)落與(yǔ)表面(miàn)起源(yuán)型(xíng)剝落(luò)兩(liǎng)類。内部起源型(xíng)剝落主要是由于滾(gǔn)動接(jiē)觸表(biǎo)面下的非金屬(shǔ)夾雜物(wù)成(chéng)為(wéi)起(qǐ)源引起的剝落(luò),需要(yào)通過提高(gāo)原材(cái)料純(chún)淨度(dù)來應(yīng)對。表面起(qǐ)源型(xíng)剝落與滾動軸承的使用環境、潤(rùn)滑(huá)狀态,以及滾動(dòng)接觸(chù)滾動面上(shàng)表面(miàn)狀态(表面粗糙(cāo)度及滾動(dòng)面上(shàng)的傷痕(hén))等(děng)直接(jiē)相關,其(qí)比内部起源型(xíng)剝落的(de)壽命短,軸承損壞的(de)占(zhàn)比(bǐ)更大。表面起源型剝(bāo)落的(de)應(yīng)對策略,如對gcr15鋼球表面(miàn)實施(shī)碳氮(dàn)共滲(shèn)處理(lǐ),由于(yú)碳氮(dàn)共滲處理成本(běn)偏高,更重要的技術是運用普(pǔ)通的整(zhěng)體(tǐ)淬(cuì)火(huǒ)提高(gāo)鋼(gāng)球的表(biǎo)面硬度(dù),使(shǐ)壓痕(hén)難以形成,提高(gāo)存(cún)在異物環境(jìng)下的耐久性。
6)小(xiǎo)結
鋼(gāng)球仍需進一步(bù)提升質量(liàng)作為(wéi)首(shǒu)要目标(biāo),采用(yòng)合理(lǐ)的材(cái)料純(chún)淨度評價(jià)方法(fǎ),從坯料開(kāi)始徹(chè)底進行質量管理,同(tóng)時,從防止不(bú)合格産品出廠而言,開(kāi)發更(gèng)高功(gōng)能的(de)自動化外(wài)觀檢(jiǎn)查儀是必(bì)不可(kě)少的。此(cǐ)外,為提(tí)高耐久性(xìng),在要求鋼(gāng)廠進(jìn)一步提高(gāo)材料純淨(jìng)度的(de)同時,開發适應于應用場合的(de)鋼球熱處理技(jì)術等(děng),賦予傳統(tǒng)的gcr15鋼球以(yǐ)各種附加(jiā)價值。
近年(nián)來,随(suí)着對(duì)軸承應用(yòng)需(xū)求(qiú)的越來(lái)越多樣(yàng)化,高(gāo)速、高溫等應用(yòng)條件(jiàn)下,用(yòng)陶(táo)瓷球(qiú)(如(rú)si3n4球)替(tì)代鋼(gāng)球的新(xīn)材質球,目前(qián)産量(liàng)上升(shēng)趨勢很快(kuài),應用(yòng)需(xū)求旺盛(shèng),但待(dài)解決(jué)價格(gé)高這一課題。
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