关节轴承套圈管料冷辗扩加工与热锻加工工艺对比

林开麟
（福建龙溪轴承（集团）股份有限公司，福建漳州　363000）

　　摘　要：文章对比分析了冷辗扩成型工艺与热锻造+车加工工艺方法，得出冷辗扩在节约材料、生产效率、材料性能、寿命等方面的优势。
　　关键词：关节轴承；冷辗扩；热锻造；流线
　　目前，轴承套圈制坯常用方法包括热锻+车加工、冷辗扩直接成型等。热锻工艺存在氧化脱碳、精度低，后道工序加工余量大、材料消耗大等缺点；采用冷辗扩工艺不存在氧化脱碳、精度高、后道工序加工余量小、效率高、材料消耗小等特点，以下为两种工艺对比分析。
　　1　工艺对比
　　热锻工艺流程：棒料加热→下料→镦粗→热挤压成型→切底→热辗扩成型→退火→后续车加工→车坯；冷辗扩工艺流程：管料切割→去皮→冷辗扩成型→精车或磨两端面→车坯。通过工艺过程对比可以得出以下结论。
　　①冷辗扩加工工艺不使用高温加热，能耗低，污染少，成本低，符合提倡的低碳理念。
　　②冷辗扩直接辗扩成型，减少后续车加工，材料利用率高，效率高，降低材料成本。
　　③冷辗扩加工工艺不使用高温加热，基本不受热胀冷缩的影响，产品的尺寸精度取决于模具的尺寸精度，尺寸稳定，精度高，无需再车加工。以GE40ES为例，铬抽样10件检测两种工艺方法外径圆度误差测量结果，见表1。 　　④采用冷辗扩工艺，材料损耗只存在管料去皮工序中，材料利用率在95%左右；热锻件由于加热产生氧化皮，尺寸精度较低，后续还需多道车加工工序，材料利用率在65%~70%左右。
　　⑤冷辗扩工艺加工效率为7s/件，热锻工艺加工，优于工序多，效率约65s/件，因此，冷辗扩工艺生产效率要远高于热锻工艺。
　　2　材料性能对比
　　2.1端面流线对比
　　由材料理论可知，钢材的轧制方向（纵向）力学性能要高于横向。分别取管材冷辗扩和棒材热锻件的套圈，平行于轴向切取试样，按照GB/T18254-2002《高碳铬轴承钢》中关于低倍组织的实验方法，以50%的工业盐酸配比，加热到80°C左右，对试样进行30min的热腐蚀，取出清洗干净后，观察界面纤维流线分布情况。结果表明，冷辗扩件材料纤维方向无明显改变，这是由于冷辗扩成型，材料方向与套圈的工作面基本平行，磨加工基本不会切断材料纤维状态。热锻件由于材料纤维在工作面附近的流线不平行于工作面，比较杂乱，车、磨加工切断大量的材料纤维，使得材料的性能有所降低。
　　2.2奥氏体晶粒和热处理组织检测对比
　　选取冷辗扩加工和热锻加工件，对其轴向剖切制样，采用饱和苦味酸水溶液加十二烷基苯磺酸钠，在90~100℃对试样进行热侵蚀。在金相显微镜上，放大500倍检测试样晶粒度，检测结果，冷辗扩件的晶粒度为10级，热锻件为8级，冷辗扩件晶粒度更加细化。
　　将两种工艺套圈同时在同一滚底炉进行热处理（热处理工艺参数一样），热处理后检测金相组织，检测结果，冷辗扩件的淬火+低温回火后组织为3级，热锻件为4级，冷辗扩件的组织更加细化。
　　2.3寿命试验
　　分别选取两种工艺方法加工的GE40ES向心关节轴承铬5套在试验机上进行疲劳寿命强化试验，试验结果见表2。两种工艺方法均能满足设计要求，但冷辗扩加工的产品寿命优于热锻加工工艺。 　　3　结语
　　采用钢管冷辗扩加工在材料利用率、加工效率、降低成本、降低能耗、提高产品使用寿命等方面都优于热锻加工工艺。
　　参考文献：
　　[1]李新东，时大方，王雅红.冷辗工艺在轴承套圈加工中的应用[J].轴承，2004，（12）.
　　[2]黎升祥.发展中的冷辗扩加工技术[J].轴承，1997，（7）.