汽車用的軸承分為滑動軸承和滾動軸承兩大類?;瑒虞S承主要用于發動機上。滾動軸承廣泛用于汽車上的各個機械與電氣總成上。滾動軸承有球形及滾子兩種,按照承受負荷的大小及方向不同又分為向心軸承和推力軸承,向心軸承適合承受徑向(重直于軸心線)負荷,推力軸承適合承受軸向(平行于軸心線)負荷,還有一種同時承受徑向和軸向力的向心推力軸承。由于軸承的種類比較多,在這里以常用的典型的滾動軸承為代表介紹此類軸承的熱處理技術的應用。
1、滾動軸承使用要求
滾動軸承品種很多,但結構上一般均由外套、內套、滾動體(鋼球、滾柱、滾針)和保持架組成(見圖1)。滾動軸承大多在集中、高載荷,并承受交變應力,以及高轉速下服役。其失效的主要形式是疲勞和磨損。滾動軸承的軸承圈及滾動元件一般用高純度的特種鉻合金鋼制成,主要是GCr15鋼和 GCr15SiMn鋼,其中GCr15鋼用量最大。熱處理對提高滾動軸承內在質量及延長使用壽命起著至關重要的作用。
2、生產工藝
(1)外圈加工
原材料(軸承鋼棒料)下料→球化退火→鍛造(熱鍛或高速鍛)→超細化處理→粗車加工→精車加工→強化熱處理→拋丸處理→雙端面粗磨→無心磨粗磨→粗磨外溝→補充回火→深冷處理→雙端面精磨→無心磨精磨→精磨外溝→精研外溝→零件終驗→打標識、零件清洗。
(2)內圈加工
原材料(軸承鋼棒料)下料→球化退火→鍛造(熱鍛或高速鍛)→超細化處理→粗車加工→精車加工→強化熱處理→拋丸處理→雙端面粗磨→無心磨精磨→粗磨內溝→粗磨內孔→補充回火→深冷處理→雙端面精磨→精磨內溝→精磨內孔→精研內溝→零件清洗。
(3)裝配(內圈、外圈、鋼球、保持架)
合套→鉚壓→成品退磁清洗→全檢測振動值→全檢游隙→全尺寸、外觀檢驗→防銹包裝。
3、預備熱處理工藝
針對GCr15鋼含有較多的鉻碳化物形成元素,含碳量、含鉻量都很高的特點,設定了如下預熱處理工藝:
(1)鋼材下料后在鍛造前進行等溫球化退火工藝,如圖2所示。使用型號為GKT -50的輥底式真空鎖氣連續退火生產線,球化后,組織為點狀和球狀珠光體,硬度: 185~207HBW。球化退火后達到細化碳化物的目標。
(2)鍛造后毛坯碳化物的超細化處理工藝,如圖3所示。為了降低能耗,利用鍛造余熱,保證軸承工件毛坯終鍛溫度在850~900℃,然后加熱到1050℃固溶,使碳化物溶解,并使成分均勻化,然后淬入等溫槽在310℃進行等溫轉變獲得下貝氏體組織,再將等溫轉變完成后的工件進行短時間的等溫球化。經過這樣處理的工件毛坯具有超細化的碳化物,碳化物的外形比較圓整,分布也比較均勻,也有利于消除或減輕帶狀偏析等不良缺陷。