带止动平台的圆柱滚子轴承热处理工艺改进

苏俊平

（哈尔滨轴承集团公司 热处理分厂，黑龙江 哈尔滨 150036）

1 前言

随着市场的扩大，新产品种类的不断增加，产品的结构比较复杂，要求比较严格，给热处理淬火过程带来了一定程度的困难。我单位加工的某类轴承的形状比较特殊，带止动平台的圆柱滚子轴承（俗称台阶轴承）见图1。台阶处热处理后不再加工，而且台阶的尺寸精度要求比较严格。

图1 台阶轴承形状

2 加工现状

按该种轴承尺寸范围，应该在铸链炉加工，其淬火加工工艺为：淬火1区为825℃，淬火2区为830℃，淬火3区为825℃，加热时间为30min，淬火油温度为80℃，回火温度为170℃，时间为2.5h。加工后取200件产品测量椭圆变形和台阶尺寸，结果见表1。

表1 测量结果Ⅰ

热处理淬火后该产品的金相组织、硬度等检验项目均符合检验标准要求，但椭圆变形和台阶尺寸不合格的产品比例较大，产品合格率较低。鉴于椭圆变形较多的情况，将淬火油的冷速进行了调整，降低了淬火油的冷却速度，同时将淬火油的温度设定为90℃，用上述工艺进行淬回火加工后，取200件产品测量椭圆变形和台阶尺寸，结果见表2。

表2 测量结果Ⅱ

调整淬火冷却速度和淬火油温度后，该产品的椭圆变形全部符合要求，但台阶处的尺寸仍有15%左右的产品不合格。通过对不合格产品的台阶处尺寸分析发现，尺寸有胀有缩，变化无规律。

3 原因分析

造成产品尺寸变化的原因比较复杂，主要是由于内应力的作用。在整个加工过程中有热处理所产生的热应力和组织应力，也有冷加工过程中所产生的切削应力。

3.1 热处理过程的影响

（1）在产品淬火过程中，由于在材料的奥氏体区保温，冷却过程中发生奥氏体向马氏体转变，相变引起比容变化的不等时性造成产品内部组织应力，同时由于产品结构的特殊性使得产品各处加热冷却速度不一致，产生温度差，导致体积胀缩不均而产生热应力这两种应力的综合作用使得产品淬火后的畸变不可避免。

（2）在铸链炉加工产品，产品在淬火过程中入油时的状态不同，台阶处先入油和后入油淬火后的结果也不相同。是导致产品台阶的处尺寸尺寸有胀有缩原因。

3.2 车加工过程的影响

由于该产品的加工工序较多，在切削过程中会产生一定的切削应力，在淬火加热过程中会得到释放，对产品的变形有些影响。

4 改进措施

4.1 改变淬火设备及装炉方式

为了保证产品在入油时状态的一致性，将产品码放在框中，在多用炉进行加工，多用炉的淬火升降台是垂直运动的，将产品按一定的规律摆放在料框内，淬火时产品的入油状态完全一致，淬火后的结果应该是一样。

4.2 多用炉的淬火工艺

在多用炉淬火的工艺为810℃，保温20min后将加热温度升至825℃保温20min后淬火，淬火油温度为90℃，回火温度为175℃，时间为2.5h。产品在摆放时分为台阶朝上摆放和台阶朝下摆放两种方式，热处理淬火后该产品的金相组织、硬度等检验项目均符合检验标准要求。

按两种摆放方法加工后各取200件产品测量椭圆变形和台阶尺寸，结果见表3、表4。

表3 台阶朝上的加工结果

表4 台阶朝下的加工结果

上述结果表明，在多用炉加工的产品合格率大大提高，尤其是台阶朝下摆放的方法的效果最佳。

该产品在多用炉采用台阶朝下摆放的方法加工，经实际生产验证表明产品质量稳定，效果明显。

5 结束语

该产品加工工艺的试验成功，为今后加工类似产品提供了值得借鉴的经验。