轴承外圈淬火锥度变形分析

新昌皮尔轴承配件有限公司（浙江新昌312500）　吕永江

　　中小型轴承套圈，在网带炉生产线上进行淬回火后，产生外圈变形，个别品种因锥度变形较大，经磨削后出现较多的废品。为此，我们对外圈锥度变形的原因进行了试验分析，并作出了改善锥度变形的具体措施，取得了较好效果。

　　1　初步试验

　　1.1试样

　　选择本公司生产数量较大，并具有代表性的三种轴承外圈：6011/01、6204/01、6208/01。

　　1.2试验方法

　　考虑变形是否与工件在网带上的放置方式有关。取以上确定的三种轴承外圈各50件，并在一端面打上标记。又将这些零件分为两组，每组各取25件。其中一组套圈标记朝上，而另一组标记朝下，平行于网带上加热后淬火。处理完毕后，对两组套圈逐个测量锥度变形情况。发现这些外圈两端外径胀缩并无规律。然后考虑到是否因车削加工应力引起锥度变形，在淬火前先进行一次去应力退火。退火加热温度为650℃，保温时间3h。退火后外圈再进行正常淬火、回火。处理完毕测量这批零件的锥度。结果仍无什么变化。

　　经以上两项试验说明，网带炉加热时的装炉方式及正常车削产生的应力都与淬回火的锥度变形关系不大。

　　2　原因分析

　　GCr15钢制套圈的热处理变形，一般认为是随着加热、冷却产生的热应力、组织应力以及外部施加的力造成的。加热时升温越快，变形越大。冷却时因工件表面与心部冷却速度不同产生热应力而发生变形。并还有比热应力影响更大的相变应力叠加，所以变形表现更为复杂。套圈在淬、回火后出现两端外径尺寸胀缩不一的锥度变形，经大量生产实践和仔细检查，初步找到了变形的原因。

　　轴承套圈经网带炉加热后落入淬火油槽的状态是不规则的，而落到油槽中提升机网带上后，只产生平移和提升。经多次观察及抽检发现，贴着提升网带一端的外径尺寸均小于另一端，并且外径尺寸越大其差也越大，即锥度变形越明显。具体测试数据见表1。

表1　mm

　　发现以上规律后分析，因套圈落到提升机网带上以后，套圈随提升机网带前进时开始先产生平移，后逐步提升出油面，特别是平行于提升机网带上的套圈，开始向上的端面始终向上，另一端面则始终向下，考虑上、下两个端面的冷却速度是否有较大的差异，我们进行了上下层油温测试，结果发现，淬火油槽表层及中间层油温在80℃时，底层油温仅为58～59℃，油温差在20℃以上。贴住网带的端面冷速较大，另一端则冷速较慢，使套圈两端面冷却速度不一致，淬火过程中造成马氏体转变时间有先后，因而产生锥度变形。

　　3　再次试验

　　为解决上下两端面冷却速度之差，我们作了以下试验，在提升机网带上，用低碳钢丝绑轧固定一层石棉布。用石棉布阻挡油槽底层温度较低的冷油，对工件的冷却，以减小套圈上、下两端面的淬火冷却速度。每次试验取6204/01和7868/01各50件，结果未垫石棉布的外圈平均锥度为3.58μm和1.7μm，而垫上石棉布的外圈则为2.4μm和0.6μm。

　　经以上试验后，在生产中安装了两台高温齿轮油泵，把表层较高温度的淬火油抽出来，进入油槽底部使其循环，再测量淬火油槽上、下层油温，其温差仅为3℃。抽取6204/01和Y5206/01试样各100件，结果装泵前平均锥度变形仅为3.58和5.1μm装泵后平均锥度变形量仅为1.299μm和0.887μm。

　　4　结论

　　轴承外圈淬火过程中出现的锥度变形，主要原因是两端冷却速度不一而致。减小锥度变形，就必须使套圈两端冷却速度一致，这样外圈淬火锥度变形就可显著改善。
 

来源：《轴承》2002年5期