轴承套圈热变形原因及应对方法探析

王钰德

（浙江富立轴承钢管有限公司，浙江嵊州，312400）

　　摘　要：随着社会经济的发展以及科学技术的进步，我国多种工业技术逐渐趋于成熟，其中新的加工锻造工艺不断被研发出来。不论是在机器运转过程中，还是车辆生产过程中，都离不开轴承这一重要机械部件。然而在制造轴承的过程中，尤其是加热处理时，往往会出现热变形的情况。基于上述问题，文章结合笔者多年实践工作经验，对轴承套圈热变形的有效应对方法进行了阐述。

　　关键词：轴承套圈；热变形；加热处理；车应力；热应力；组织应力

　　进入21世纪以来，我国机械制造工艺进入了全新发展的阶段，进而更好地满足社会发展的需要。在机械制造方面广泛应用了轴承套圈这种部件，但是在对这种部件进行热处理时，变形问题却往往影响了工作的正常推进。因此，研发并应用应对热变形的处理技术，是有关工艺加工部门应该重视起来的问题。

　　1　产生问题的主要原因

　　1.1车应力的作用

　　由于轴承套圈锻件在退火以后需要马上运送至车或磨加工工序，并且轴承套圈只有较短时效性，大多数型号部件在锻件冷却后就被运到车工序中实施车磨加工，为降低成本而没有采用人工时效或自然时效的方法，这样便没有办法释放轴承套圈中的应力。为了有效提升车工序的工作效率，就需要对车工艺上加以改变，在车削的次数上予以减少，这样就会将单位时间内的切削量提升上来，同时也会将轴承套圈和车刀互相之间的切削力提升上来，这样就会有较大的应力存在于轴承套圈当中，也就是所谓的车应力。在后续加工沟道或精加工时，这种车应力就会被释放出来，Z终造成轴承套圈中出现较为严重的变形现象。

　　1.2热应力的作用

　　滚棒炉中存在着四个加热区，并且四个加热区的温度都在800℃以上，这样在加热炉中放入轴承套圈时就会存在着较快的加热速度，较高的温度便会很快被加热到轴承套圈表面，但是却有少量温度存在于心部当中，导致心部与套圈表面存在着较大的温差，由于热胀冷缩的影响，将会导致套圈当中存在较大的应力，这就是所谓的热应力，轴承套圈在热应力的影响之下变形的情况就会非常容易出现，加热温度越高，那么轴承套圈心部和表面便会有越大的温差，相应存在的热应力便会越大，进而影响轴承套圈出现变形的几率就会越大。

　　1.3组织应力的作用

　　淬火时轴承套圈冷却速度会很快，基体组织马上由马氏体取代了奥氏体，马氏体组织的体积会大于奥氏体组织的体积，基体组织由马氏体代替了奥氏体，造成体积出现涨大的情况，由滞后在外表的组织取代了心部的组织，当表面组织完成转变以后，将会对心部马氏组织转变体积增大带来一定的影响，因而导致拉应力存在于轴承套圈表面，这就是所谓的组织应力，在组织应力的影响之下，变形的情况就会出现在轴承套圈当中，也就会使淬火介质当中存在着较大的冷却速度，这样更大的组织应力就会产生，轴承套圈当中的变形影响就会更大，对应轴承套圈中的变形影响也越大。

　　2　应对轴承套圈热变形的有效方法

　　2.1减少轴承套圈受车应力和热应力的影响程度

　　在滚棒加热炉原有温度的基础上，将温度降低40℃左右，并在此基础上保温一段时间，这样预加热的作用就会存在于滚棒加热炉当中，在加热炉当中放入轴承套圈之后，会减缓加热的速度，这样对组织就会带来一定的稳定作用，同时也会使人工时效能够达到较好的目标，对部分车应力就会很好地予以消除，因而套圈变形在车应力的影响之下就会变小。此外，在降低温度以后，轴承套圈当中的整体温度和Z高温度的延长时间上能够很好地适应，这样就大大地减小了轴承套圈的加热温度，在进行加热时，原有工艺的温度差就会大于轴承套圈心部和表面温度的温差，通过下面的公式可以使改进之后工艺的热应力得到改善。

　　热应力在工件中的表示为：

　　在这个式子当中：金属的线胀系数用β进行表示；加热工件时截面的温度差异用Δt进行表示；弹性的具体模数利用E进行表示；泊松数利用μ进行表示。

　　同时，要将车加工时的几何形状精度控制到位，在安装夹具的过程中，一定要确保找准精确位置，在技术条件的规定下，几何形状在精度上一定要按照规定予以加工。在尺寸公差中间值中控制车加工的产品尺寸，要尽量确保有较小的尺寸散差存在于其中。部件中的留量、退了火之后的具体硬度以及车加工工件在刀具切削刃磨损情况下的尺寸散差都会被增大，并且尺寸散差数值过大，就会很难控制磨削加工的尺寸，同时磨加工的部件在质量上也会受到较大的影响。因此，在锻造过程中可以采用以上的办法加强控制。

　　此外，依据其变形的基本规律，在车加工过程中，应该将锥度变形的空间留设出来，通常情况下，直径的尺寸在远离基面时，收缩的情况就会不同程度地出现在其中，外圈和内圈一般都会出现这样的情况，并且幅面越宽、系列代号越轻，就会有越大的变形存在于产品当中。所以，在车加工过程中，应该按照一定的参考数值进行加工。

　　2.2降低组织应力影响轴承套圈的程度

　　轴承套圈实施淬火后将进入冷却环节，此时基体组织就会由马氏体取代奥氏体，也将会有较快的串动速度，冷却速度在冷却介质当中就会被提升上来，就会有较快的速度存在于组织的转变当中，同时就会出现组织应力，导致套圈变形程度增加。因此，这时我们需要对串动的频率进行调整，将串动的频率进行下调，这样冷却的速度在冷却介质当中就会被很好地降低，就会存在较慢的组织转变，组织应力就会相对被降低，在组织应力的影响下，轴承套圈的变形情况就会被降低。

　　2.3优化轴承套圈锻造工艺

　　通过分析我国轴承套圈锻造加工工艺，发现其中仍旧存在着很多问题，热变形就是其中的一个重要问题，这类问题的出现将会使制造工艺成本被提高，锻件的质量也会受到影响，结果造成资源的严重浪费。因此，为了有效解决轴承套圈热变形的情况，我们要将热锻工艺放在首要的位置上进行对待，务必要根据相应的工艺流程进行施工。此外，在对待工艺加工问题上，要有专门的技术人员进行施工，依据基本的工艺方案，为了提升产品的质量和材料的利用率，就要努力将锻造工艺提升上来。

　　3　结语

　　综上所述，机械制造工业在社会经济发展的推动下进入了一个全新的发展阶段，不断满足社会发展的需要，同时也使我国的工业制造行业逐渐走向了成熟，轴承套圈是工业制造工艺当中一项非常重要的部件加工技术，在机械制造工程当中得到了广泛的应用。笔者通过文章，主要对轴承套圈加热中出现的变形情况进行了分析，并且给出了一定的解决方案，为促进我国轴承套圈加工工艺进一步的发展提供了一定借鉴。

　　参考文献

　　[1]苏俊平，郑伟东，张润萍.减少轴承套圈热处理变形的方法[J].机械工艺，2011，（3）.

　　[2]肖瑞雪，方芳，焦育洁.轴承套圈镀膜的变形分析及改进措施[J].轴承，2008，（4）.

　　[3]杨文生，赵玉明.预防轻系列圆锥滚子轴承套圈热处理变形的措施[J].机械锻造，2013，（9）.

来源：《中国高新技术企业》2014年32期