带顶丝外球面轴承内圈螺丝孔的感应加热快速退火

杨健

（广东阳春轴承股份有限公司，广东阳春　529600）

　　摘　要：针对带顶丝外球面球轴承在使用时内圈螺丝孔因硬度太高出现裂纹或剥落掉块的情况，分析了对内圈沟道实行感应加热淬火的局限性及详细介绍了对内圈螺丝孔的感应加热快速退火的方法。

　　关键词：螺丝孔；裂纹、剥落；感应加热；退火

　　带顶丝外球面球轴承是Z常见的、用量Z大的一种外球面轴承，如UC200、FHS200系列等，其内圈的一端有二个夹角为62°或120°的螺丝孔，如图1所示。这类轴承在使用时是靠两颗拧在螺丝孔内的紧定螺钉压住轴承内孔里的轴而转动的。当螺牙的硬度较高，例如套圈整体淬火，达到硬度HRC61-65时，材料就呈现出明显的脆性，螺丝孔的螺牙周围因应力集中原因而引起很大的拉应力，造成在使用时一些螺丝孔产生裂纹或剥落崩块的破坏。但当螺牙周围的硬度较低时，由于材料有一定的塑性，可减少应力集中，就不会出现裂纹或剥落崩块的破坏。

图1 带螺丝孔的轴承内圈

　　1　对内圈沟道实行感应加热淬火的局限性

　　为了解决内圈经整体淬火后螺丝孔产生裂纹或剥落崩块的现象，国内外一些生产带顶丝外球轴承的厂家，采取了利用中、高频感应加热设备（频率为30~100KHZ，功率为100KW~150KW左右）对内圈沟道进行快速加热并淬火的方法，如图2所示，这样得到沟道是高硬度（HRC61-65）而螺丝孔部分保持为退火状态的低硬度（HRB88-94），就保证了螺丝孔的使用质量，不会出现裂纹或剥落崩块的破坏。但是由于感应加热具有集肤效应、邻近效应、尖角效应等特点，对那些沟道直径较大、沟道较宽的套圈，易造成沟道加热温度不均，淬火后硬度分布不均匀，往往出现沟道底硬度偏低，沟道两边硬度偏高甚至出现过热的情况。另外，由于套圈只有沟道处硬度高，其它地方都是退火状态的低硬度，使得在后续加工及搬运过程中极易产生碰撞伤。因此，对内圈沟道实行感应加热淬火，并不是Z好的方法。

　　2　对内圈螺丝孔的感应加热快速退火

　　先将套圈按常规热处理工艺在热处理生产线上淬、回火，使整个套圈的硬度达到HRC61-65。然后再利用中、高频感应加热设备（频率为30~100KHZ，功率为25KW~40KW左右）对内圈螺丝孔部分进行局部感应快速加热（如图3所示），感应加热结束后立即将套圈移到一个水面刚好浸没套圈沟道的水槽里（如图4所示）。沟道在水中冷却，从而使沟道不受影响，还是保持原来的高硬度不变；螺丝孔部分在空气中自然空冷。

　　通过调整加热功率、加热时间，以及感应圈与工件之间的距离，就可以控制加热温度，使螺丝孔周围的硬度降低至合适的范围。

　　但是究竟螺丝孔经感应加热退火后，其周围的硬度控制在多少才合适呢？经过反复试验得出，当硬度低于HRC50时，螺丝孔在受力时不会产生裂纹或剥落崩块的破坏，同时控制好加热时间的长短，保证沟道处的硬度并不降低，这样可满足使用要求。

　　3　应用

　　我公司生产大量的UC200、FHS200系列带顶丝外球面球轴承供给美国的PEER公司。原来带螺丝孔的内圈就是整体淬、回火的，硬度很高，达HRC61-65，因此经常收到PEER公司有关螺丝孔产生裂纹或剥落崩块的投诉。后来我公司购进一台频率为30~100KHZ，功率为30KW的感应加热设备，对内圈螺丝孔进行感应加热快速退火，螺丝孔周围的硬度控制在HRC50以下。之后PEER公司就再也没有投诉这类质量事故，收到了很好的效果。