在轴承钢管厂进行冷辗的可行性分析

　　1　综述
　　毛坯锻造是轴承加工的重要工序，关系到产品的Z终质量。锻造的根本作用是：（1）尽可能接近成品零件的形状和精度要求，减少机加工，提高生产效率，节约原材料，降低生产成本。（2）消除材料的内部缺陷，改善材料的内部组织，得到合理的金属流线，从而提高套圈的耐磨性、抗疲劳性能和轴承的使用寿命及可靠性。
　　目前我国的毛坯质量存在的主要问题是锻件留量大、尺寸和形状精度差、内部组织不稳定：同时，因为轴承生产厂家众多，设备水平普遍较低，多种生产工艺并存，多数是压力机联线热辗套锻——辗扩，有的是锤锻——扩孔机工艺，生产技术比较落后。国外普遍使用的高速镦锻、多工位压力机、冷温挤压和管料车削工艺在我国的使用范围小、比重低。
　　轴承的成本中材料占比重较大，因此，轴承毛坯锻造一直向着提高锻件质量、提高材料利用率和生产效率及降低劳动强度方向发展。锻造设备和工艺的开发、应用，围绕这些主题进行，推动着锻造技术的不断进步。不同的制坯方法对材料利用率的影响见表1。
　　新的加工设备和配套工艺开发应用是推动行业技术进步的基础。其中，精密冷辗技术是改造传统加工工艺，提高产品质量和企业经济效益快捷而可行的方法。
　　如果在轴承材料的源头——轴承钢厂特别是轴承钢管厂引进精密冷辗技术对原材料进行进一步的加工，将对整个轴承生产现状的改进、产品质量的提高起巨大的推进作用。
　　2　轴承钢管的应用
　　轴承钢管是加工轴承的重要原材料。在国外轴承行业中，钢管的消耗量占轴承钢总消耗的20％一40％，主要用在大批量生产的综合自动线上，直接用各种单轴或多轴自动车床车削，多数不经过锻造钢管直接切削一般用于外径20～80mm之间的中小型号的毛坯加工中。其主要优点是：（1）钢管的尺寸精度和形状精度高，降低了车加工的工作量，原材料的利用率比较高。（2）使用钢管生产，减少了轴承的加工工序和生产周期，加速资金的周转。（3）生产的自动化程度高，易于管理。（4）减少锻造设备的投人。因此，钢管在中、小型轴承毛坯加工中可以得到广泛的应用。
　　我国也曾用轴承钢管车制套圄，因为材料品种、质量、价格和下料设备不配套等因素而停产。 近几年我国又开始重视轴承钢管的使用，特别是通过新建生产厂和生产线，不仅使轴承钢管的数量、品种增加，并且随着规模生产的形成，轴承钢管的价格也降到了合理的水平，解决了制约钢管使用的主要因素，因此轴承钢管的使用厂家和使用范围也不断扩大。同时也暴露目前存在的品种少、尺寸范围小的问题，不能很好地满足生产的要求。并且钢管的运输、储存要求严格和加工设备不配套等因素，也严重限制了轴承钢管的使用范围。在钢管的后续车加工中，车加工量也比较大，使得整体的材料利用率不高。因此，在钢管生产厂内对原材料进行深加工，直接提供合乎用户要求的毛坯，尽量减少用户的加工量，提高材料的利用率是实现绿色生产的迫切要求。而引进冷辗技术进行深加工不失为一种高效、明智的做法。
　　3　采用冷辗技术的意义
　　把冷辗技术用于轴承钢管生产厂，对钢管进行深加工具有重要的技术和经济价值。
　　（1）通过冷辗可以扩大现有产品的适应性、通用性。对于一种型号的毛坯，可以依靠调整辗扩比而采用不同外径和内径的钢管材料；对于车加工这是不可行的，一种毛坯尺寸对应一种合适的毛坯材料才是合理的。因此引进辗扩后，一种规格的钢管可以应用于不同尺寸的轴承毛坯。 
　　（2）可对现有设备挖潜，扩大现有设备的加工范围。一般轴承套圈辗扩的辗扩比为1.2以上，通过辗扩使得现有钢管的适用型号扩大，实现较小的投资，尽快地实现加工能力的增加。 
　　（3）进一步提高原材料的利用率。采用辗扩变形工艺实现了少车削，进一步强化了钢管材料的尺寸和形状精度，降低了对原材料的加工精度要求，提高了原材料的成品率；同时用户在购得产品后的加工工序和加工量大大减少，节约了机加工投入与原材料，大幅度提高生产效率。
　　（4）提高了产品质量。通过对钢管的深加工，充分利用钢管轧制形成的流线并使其更加合理、致密，进一步细化内部组织，可以大幅度提高轴承成品的使用寿命、稳定性及可靠性。
　　4　经济效益的简要对比
　　在某单位进行的调研中，结合厂家的现状，对目前产量比较大的通用型产品6206E/01进行了粗略的对比，初步验证了对轴承钢管进行冷辗开发的技术经济价值。
　　4.1 采用的工艺路线
　　冷辗的初步路线为：钢管坯料——冷辗扩——软磨外径——软磨双端面——精车沟。需要说明的是：这个工艺是和直接车加工比较而言，并非是合理的工艺。
　　直接车制路线为：轴承钢管——车加工。
　　4.2 原材料的规格
　　直接车削工艺：Ø63×Ø51.5×Ø18mm
　　采用冷辗工艺：Ø48xØ34xØ18mm
　　由此可见：使用冷辗对扩大钢管的使用范围是十分有效和可行的。
　　4.3 材料消耗
　　直接车削工艺：下料重0.146kg；冷辗扩工艺下料重0.126kg。冷辗扩与直接车削相比，单件的材料利用率提高13.5％，价值0.14 元。
　　4.4 产品增值概算
　　为了简化计算，在计算中不考虑料头、料尾和刀口的损耗。直接使用车制钢管加工，首先制造出和产品外径和壁厚相适应的管材，然后车加工出套圈。计算其材料的成本，并且将其基数设置为1.0。
　　采用冷辗工艺，根据机床的加工性能，考虑辗扩比，制造出外径小一些的管材，经过下料——辗扩，可以生产出更多的毛坯。此时的材料价值相对前者为0.87。
　　接下来再对毛坯进行无心磨外径——软磨双端面——精车沟一系列的加工，达到市场上车加工套圈毛坯的精度。不仅进一步提高了毛坯的精度，也提高了其内含的价值。此时，以卖钢管和卖毛坯相比，折算到钢管的价格，相当于钢管的售价提高了56％。
　　4.5 对轴承寿命的影响
　　不同加工方法对轴承寿命的影响见表2。
　　工艺的改进可以提高轴承的使用寿命，采用冷辗的效果更明显。我所曾利用冷辗轴承和国外A公司的轴承进行对比实验，结果见表3。
　　冷辗轴承的实验寿命是国外A公司的轴承寿命的3.1倍。
　　4.6 材料利用率的影响
　　采用冷辗工艺的材科利用率达到80％以上。通过以上的简单计算与比较，可以清楚地看到在轴承钢管厂引进冷辗技术是可行的，其经济和社会价值巨大；也是钢管厂进行技术改造和强化质量、增加产品品种、提高经济效益的捷径。