轴承钢钢领可修复性研究

陈廷伟，王浩程

（天津工业大学机械电子学院，天津　300160）

　　摘　要：分析了轴承钢钢领失效的原因，并对其修复的可行性做了研究，通过采用离心式研磨机对轴承钢钢领的研磨实验，说明失效轴承钢钢领的修复不仅可行，而且修复后使用效果会比新的合格钢领更好。

　　关键词：轴承钢；表面粗糙度；显微维氏硬度；离心研磨

　　0　引言

　　钢领是环锭细纱机卷绕纱线的关键器材，当钢丝圈以高达40m/s的线速度在钢领上高速回转时会产生很大的离心力，且钢丝圈在干摩擦的情况下运转，其接触表面会产生较高的温度。在如此苛刻的使用条件下，对钢领跑道的表面硬度、表面粗糙度及使用寿命提出了较高的要求。目前使用的钢领主要有以下几种：普通碳钢钢领、轴承钢钢领、镀铬钢领、渗合金元素钢领、镀覆钢领。轴承钢钢领因其淬火处理后各部位硬度值相同、硬度高，因此磨损小且组织结构细密、均匀，具有一次性使用寿命长、运转平稳、性价比高等优点^[1]，得到了使用厂家的好评；但在使用一段时间后，它同样面临着失效的问题。根据以前的研究，普通光面、麻面衰退钢领是能够修复的^[2]，那么退役的轴承钢钢领的修复是否可行?如果可行，则将为纺织企业节约大量资金、降低生产成本，同时也为社会节约大量资源。

　　1　失效钢领的表面形貌分析

　　钢领磨损失效的形式主要有粘着磨损、接触疲劳磨损和热疲劳磨损，其中疲劳磨损将导致钢领的Z终失效，致使毛羽显著增加；因此，应减小钢丝圈对钢领的冲击力，即平稳钢丝圈的运动^[3]。

　　实验所取失效钢领为运转3a后的废弃轴承钢钢领，为了分析轴承钢钢领失效的具体原因，我们通过低倍显微镜对钢领内圈的形貌进行了观察，如图1所示。从图1可以看出，钢领表面产生了很多的锈蚀斑点，并且内圈边缘有很多毛刺状突起，它们会导致纱线断头和毛羽产生率增加，同时也会影响与之相配合的钢丝圈的寿命。

图1 失效轴承钢钢领的表面形貌（ 40×）

　　2　新旧钢领的对比

　　我们对新轴承钢钢领和已经失效的轴承钢钢领在以下几个方面做了对比。

　　2.1硬度

　　在HXD-1000T数字式显微维氏硬度计上，测得表面硬度为：

　　新钢领：851.44 HV；

　　失效钢领：834.30 HV；

　　失效钢领比新钢领硬度仅低了2.01个百分点，可见失效钢领和新钢领的硬度差别不大；在硬度方面，不影响钢领修复后的使用效果。

　　2.2表面粗糙度

　　我们在JB-4C精密粗糙度测量仪上对新钢领和失效钢领的表面粗糙度进行了测量，选取8个测试点，即每间隔45°选取一个测试点，具体数据见表1。

表1 新钢领和失效钢领的表面粗糙度对比　单位为微米

　　由表1可以看出，旧钢领的表面粗糙度值反而比新钢领小，这是因为新钢领在与钢丝圈长时间的磨合后，表面微观高峰逐渐磨平，所以粗糙度值也会随之减小。

　　3　失效轴承钢钢领的修复

　　3.1研磨机理

　　离心式研磨作为一种高效率的金属表面加工方法，其工艺及设备在小型异形零件的去毛刺和光整加工生产领域得到广泛应用。其加工原理为：在行星研磨过程中，包括工件、磨料和研磨剂在内的整团物料处于由行星滚筒自转和公转形成的两个离心场及重力场所组成的复合场中，使在双重离心力和重力的作用下高速运动的物料获得特定的运动规律；在运动过程中，磨料在研磨剂的辅助作用下对工件产生微细切削、刻划和滑擦，从而实现对工件表面的光整加工。

　　3.2研磨实验测量结果

　　我们取3个轴承钢钢领进行离心研磨实验，实验采用天津工业大学抛光研究所研制的FY2VⅡ型离心式研磨机，研磨时间为7h，每研磨1h测量每个钢领表面粗糙度值（每个钢领间隔90°，取4个点的均值作为其表面粗糙度值）和表面形貌，结果见表2及图2。

表2 轴承钢钢领的研磨实验结果　单位为微米

图2 表面粗糙度变化曲线

　　从表2和图2可以看出，随着研磨时间的增加，失效钢领的表面粗糙度Ra值减小得很快；到第7h的时候，表面粗糙度值已经减小到了非常理想的程度，表面粗糙度Ra值的下降对于轴承钢钢领的修复效果而言是好现象，使得修复后的钢领比新钢领更具有优势：①较小的表面粗糙度值使得纱线断头减少、毛羽下降，提高成纱质量；②可以减少钢领对钢丝圈的磨损，降低了钢丝圈跳动和振动频率及幅度，使钢丝圈运行更平稳。

　　3.3表面形貌的变化

　　利用显微镜对已研磨7h的轴承钢钢领的内跑道边缘进行观察，如图3、图4所示。

图3 合格钢领内跑道边缘形貌（ 40×）

图4 修复后的钢领内跑道边缘形貌（ 40×）

　　通过对图3、图4的对比，发现修复后的钢领和合格钢领形貌基本无差别，而且其表面更加光亮，这对钢领使用是更为有利的。

　　4　结论

　　4.1修复后的轴承钢钢领与新的合格钢领相比有更多的优点：较小的表面粗糙度值会使纱线断头减少、毛羽下降，提高成纱质量。同时，也可以减少钢领对钢丝圈的磨损，降低了钢丝圈跳动和振动频率及幅度，钢丝圈运行更平稳，且无需走熟期。

　　4.2轴承钢钢领的修复是完全可行的。

　　参考文献：

　　[1]李光亮.轴承钢钢领的使用效果[J].棉纺织技术，2004，32（12）：5.

　　[2]蔡启茂，等.退役钢领的研究及修复[J].纺织器材，1988，15（4）：8-14.

　　[3]张一鸣，等.使用亚光钢领降低成纱毛羽[J].棉纺织技术，2000，28（4）：45-46.
 

来源：《纺织器材》2006年7月