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轴承裂纹处理方法

作者:盛伟网络 发布时间:2020-01-18 20:20

轴承零件经热处理后常见的质量缺陷有:淬火显微组织过热、欠热、淬火裂纹、硬度不够、热处理变形、表面脱碳、软点等。
  1.过热  从调心滚子轴承零件粗糙口上可观察到淬火后的显微组织过热。
但要确切判断其过热的程度必须观察显微组织。
若在GCr15钢的淬火组织中出现粗针状马氏体,则为淬火过热组织。
形成原因可能是淬火加热温度过高或加热保温时间太长造成的全面过热;也可能是因原始组织带状碳化物严重,在两带之间的低碳区形成局部马氏体针状粗大,造成的局部过热。
过热组织中残留奥氏体增多,尺寸稳定性下降。
由于淬火组织过热,钢的晶体粗大,会导致零件的韧性下降,抗冲击性能降低,轴承的寿命也降低。
过热严重甚至会造成淬火裂纹。
  2.欠热  淬火温度偏低或冷却不良则会在显微组织中产生超过标准规定的托氏体组织,称为欠热组织,它使硬度下降,耐磨性急剧降低,影响轴承寿命。
  3.淬火裂纹  轴承零件在淬火冷却过程中因内应力所形成的裂纹称淬火裂纹。
造成这种裂纹的原因有:由于淬火加热温度过高或冷却太急,热应力和金属质量体积变化时的组织应力大于钢材的抗断裂强度;工作表面的原有缺陷(如表面微细裂纹或划痕)或是钢材内部缺陷(如夹渣、严重的非金属夹杂物、白点、缩孔残余等)在淬火时形成应力集中;严重的表面脱碳和碳化物偏析;零件淬火后回火不足或未及时回火;前面工序造成的冷冲应力过大、锻造折叠、深的车削刀痕、油沟尖锐棱角等。
总之,造成淬火裂纹的原因可能是上述因素的一种或多种,内应力的存在是形成淬火裂纹的主要原因。
淬火裂纹深而细长,断口平直,破断面无氧化色。
它在轴承套圈上往往是纵向的平直裂纹或环形开裂;在轴承钢球上的形状有S形、T形或环型。
淬火裂纹的组织特征是裂纹两侧无脱碳现象,明显区别与锻造裂纹和材料裂纹。
  4.热处理变形  轴承零件在热处理时,存在有热应力和组织应力,这种内应力能相互叠加或部分抵消,是复杂多变的,因为它能随着加热温度、加热速度、冷却方式、冷却速度、零件形状和大小的变化而变化,所以热处理变形是难免的。
认识和掌握它的变化规律可以使轴承零件的变形(如套圈的椭圆、尺寸涨大等)置于可控的范围,有利于生产的进行。
当然在热处理过程中的机械碰撞也会使零件产生变形,但这种变形是可以用改进操作加以减少和避免的。
  5.表面脱碳  轴承零件在热处理过程中,如果是在氧化性介质中加热,表面会发生氧化作用使零件表面碳的质量分数减少,造成表面脱碳。
表面脱碳层的深度超过最后加工的留量就会使零件报废。
表面脱碳层深度的测定在金相检验中可用金相法和显微硬度法。
以表面层显微硬度分布曲线测量法为准,可做仲裁判据。
  6.软点  由于加热不足,冷却不良,淬火操作不当等原因造成的轴承零件表面局部硬度不够的现象称为淬火软点。
它象表面脱碳一样可以造成表面耐磨性和疲劳强度的严重下降。
 
机床用高速主轴轴承的技术介绍(机床轴承):  提高主轴轴承的速度是实现高速实用主轴的关键。
随着高速化的发展,对于高效加工机床。
滚动体采用陶瓷材料,dmN值在20×104左右,脂润滑条件下dmN值100×104左右的数控加工中心正在日益增加,已成为一种发展趋势,采用油气和油雾润滑方式也将成为今后高速机床主轴轴承润滑的发展方向。
 1高速主轴轴承发展情况:  一般多使用刚性和高速性能优良的角接触球轴承,为了适应机床主轴的高速要求。
其次使用圆柱滚子轴承。
 脂润滑条件下dmN值在50×104以下。
开发出油气润滑后,与此同时逐步开发出与之相适应的润滑系统。
从表述主轴轴承高速性能的dmN值(dm为轴承节圆直径mm×N为转速r/min来看。
dmN值已达到100×104以上。
尔后在轴承方面又开发出了滚动体为陶瓷的角接触球轴承,实现了dmN值为200×104×90年代开发出喷射润滑后,dmN值可达到300×104。
 2高速主轴轴承技术:  (1)高速角接触球轴承:  单列、双列圆柱滚子轴承在高速性能方面均劣于角接触球轴承。
角接触轴承是具有接触角的轴承,可以看出圆锥滚子轴承。
接触角越大轴向刚度越好,但因为球与滚道之间的陀螺滑动和自旋滑动也大,因此发热也会增加。
为了提高速度性能,方法是减小球的大小(或质量)改变沟道的曲率系数,以减小球的离心力,降低高速运转时产生的内部载荷,同时增加球的数量以提高刚性。
 (2)陶瓷球角接触球轴承:  推出了仅滚动体系用氮化硅(Si3N4)陶瓷的混合型陶瓷球轴承,为了减少球质量以提高速度。
其性能比较  作为高速主轴轴承材料,陶瓷(Si3N4)有以下优点:高速旋转时滚动体产生的离心力小,重量轻。
由于密度比轴承钢小。
旋转力矩可以减小,因此可以降低温升,提高寿命。
良好的导热性使陶瓷材料的滚动体在高速运转时不易与金属产生粘着。
润滑条件较好的情况下耐烧伤,出现烧伤。
热膨胀小,滚动体与内圈接触时不易发生预紧力增加而导致游隙减小。
轴承的变形小,由于硬度高、刚性好。
主轴的刚性也得到提高。
综上所述,因此,采用陶瓷资料(Si3N4)作为滚动体,与轴承钢滚动体相比速度可提高约25%35%寿命可提高约3倍。
 (3)新型混合角接触球轴承:  内圈由于离心力而产生膨胀,高速旋转时。
与滚动体接触应力变大,使内部预载荷增加、游隙变小、发热增加。
针对此问题,最近开发出内圈为不锈钢的新型混合陶瓷球轴承。
由于不锈钢的线膨胀系数比轴承钢小20%因而能进一步控制轴承在高速旋转时因内圈膨胀而造成的预载荷增加。
润滑条件充沛,固定预载荷下dmN值可提高1.2倍。
 (4)内圈为陶瓷的混合角接触球轴承:  定位预载紧的情况下,近来有资料介绍。
内圈也使用陶瓷材料的混合型角接触球轴承。
因为内圈也使用陶瓷材料,轴承内径或滚道离心膨胀小,预紧的增加也较小,加之刚性好,球和滚道的接触面积小,所以发热和膨胀也较小,可以比仅球为陶瓷的轴承达到更高转速。
但是正是由于高速旋转时离心和膨胀小,与金属制主轴之间的配合应力如果过大就可能产生破坏甚至碎裂。
 3高速化主轴轴承的润滑:  由于使用简单、经济而得到广泛应用,主轴轴承的高速化发展趋势对润滑提出了更高的要求。
保守dmN值在50×104以下的脂润滑,由于使用简单、经济而得到广泛应用,而且无需特别维护,也无需后续补充,大多数为终身润滑。
随转速提高,dmN值达100×104以上时采用油气和油雾润滑,与脂润滑相比,温度上升小,能够以更高速度旋转,因而成为主要的润滑方法。
而喷射润滑虽然dmN值可达到250×104但需要大量润滑油,因搅拌阻力使动力损失较大,而且需要较复杂的附属设备,利息较高,所以一般不使用这种润滑方式。
机床用高速主轴轴承的技术介绍(机床轴承):  提高主轴轴承的速度是实现高速实用主轴的关键。
随着高速化的发展,对于高效加工机床。
滚动体采用陶瓷材料,dmN值在20×104左右,脂润滑条件下dmN值100×104左右的数控加工中心正在日益增加,已成为一种发展趋势,采用油气和油雾润滑方式也将成为今后高速机床主轴轴承润滑的发展方向。
 1高速主轴轴承发展情况:  一般多使用刚性和高速性能优良的角接触球轴承,为了适应机床主轴的高速要求。
其次使用圆柱滚子轴承。
 脂润滑条件下dmN值在50×104以下。
开发出油气润滑后,与此同时逐步开发出与之相适应的润滑系统。
从表述主轴轴承高速性能的dmN值(dm为轴承节圆直径mm×N为转速r/min来看。
dmN值已达到100×104以上。
尔后在轴承方面又开发出了滚动体为陶瓷的角接触球轴承,实现了dmN值为200×104×90年代开发出喷射润滑后,dmN值可达到300×104。
 2高速主轴轴承技术:  (1)高速角接触球轴承:  单列、双列圆柱滚子轴承在高速性能方面均劣于角接触球轴承。
角接触轴承是具有接触角的轴承,可以看出圆锥滚子轴承。
接触角越大轴向刚度越好,但因为球与滚道之间的陀螺滑动和自旋滑动也大,因此发热也会增加。
为了提高速度性能,方法是减小球的大小(或质量)改变沟道的曲率系数,以减小球的离心力,降低高速运转时产生的内部载荷,同时增加球的数量以提高刚性。
 (2)陶瓷球角接触球轴承:  推出了仅滚动体系用氮化硅(Si3N4)陶瓷的混合型陶瓷球轴承,为了减少球质量以提高速度。
其性能比较  作为高速主轴轴承材料,陶瓷(Si3N4)有以下优点:高速旋转时滚动体产生的离心力小,重量轻。
由于密度比轴承钢小。
旋转力矩可以减小,因此可以降低温升,提高寿命。
良好的导热性使陶瓷材料的滚动体在高速运转时不易与金属产生粘着。
润滑条件较好的情况下耐烧伤,出现烧伤。
热膨胀小,滚动体与内圈接触时不易发生预紧力增加而导致游隙减小。
轴承的变形小,由于硬度高、刚性好。
主轴的刚性也得到提高。
综上所述,因此,采用陶瓷资料(Si3N4)作为滚动体,与轴承钢滚动体相比速度可提高约25%35%寿命可提高约3倍。
 (3)新型混合角接触球轴承:  内圈由于离心力而产生膨胀,高速旋转时。
与滚动体接触应力变大,使内部预载荷增加、游隙变小、发热增加。
针对此问题,最近开发出内圈为不锈钢的新型混合陶瓷球轴承。
由于不锈钢的线膨胀系数比轴承钢小20%因而能进一步控制轴承在高速旋转时因内圈膨胀而造成的预载荷增加。
润滑条件充沛,固定预载荷下dmN值可提高1.2倍。
 (4)内圈为陶瓷的混合角接触球轴承:  定位预载紧的情况下,近来有资料介绍。
内圈也使用陶瓷材料的混合型角接触球轴承。
因为内圈也使用陶瓷材料,轴承内径或滚道离心膨胀小,预紧的增加也较小,加之刚性好,球和滚道的接触面积小,所以发热和膨胀也较小,可以比仅球为陶瓷的轴承达到更高转速。
但是正是由于高速旋转时离心和膨胀小,与金属制主轴之间的配合应力如果过大就可能产生破坏甚至碎裂。
 3高速化主轴轴承的润滑:  由于使用简单、经济而得到广泛应用,主轴轴承的高速化发展趋势对润滑提出了更高的要求。
保守dmN值在50×104以下的脂润滑,由于使用简单、经济而得到广泛应用,而且无需特别维护,也无需后续补充,大多数为终身润滑。
随转速提高,dmN值达100×104以上时采用油气和油雾润滑,与脂润滑相比,温度上升小,能够以更高速度旋转,因而成为主要的润滑方法。
而喷射润滑虽然dmN值可达到250×104但需要大量润滑油,因搅拌阻力使动力损失较大,而且需要较复杂的附属设备,利息较高,所以一般不使用这种润滑方式。

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