案例分享轴承套圈磨削变形后雨量

案例分享：轴承套圈磨削变形后.......

p>文/尤蕾蕾、赵丹、端木培兰，

单位：洛阳LYC轴承有限公司、航空精密轴承国家重点实验室

产品质量是企业实现经济效益的前提，轴承零件的质量控制在整个机械行业是最为严格的。轴承零件在生产中，经常因为发生严重变形而导致报废，这种情况给公司带来很大的麻烦和巨大经济损失。我公司4500件HM518410/01在粗磨滚道时，外径发生严重椭圆变形，针对这一严重问题，必须彻底分析出该变形的主要原因，以便能找到有效的解决措施，避免巨大的经济损失。

1.理化检验

（1）变形检测

从4500件零件中随机抽取100件套圈进行直径变动量检测，比例见表1，由表1可以看出套圈两端变形较为一致，变形量大多在0.15～0.20mm之间。

表1 套圈端面的变形量及所占比例

变形量/mm

≤0.10

0.10～0.15

0.15～0.20

0.20～0.25

比例（%）

大端

2

18

55

25

小端

2

20

53

25

（2）硬度检测

随机抽取6件套圈，检测其端面硬度，检测值见表2。从表2可以看出，每件套圈端面均有硬度低值点，最低硬度达45.5HRC。

表2 端面硬度检测值

编号

端面硬度/HRC

1

61.3

62.3

47.5

61.2

55

2

53.2

51.5

61.5

62.5

61

3

62

45

51.5

63

62

4

46

58

64

45.5

44.5

5

63

53

62

62

61.5

6

62.5

53

62.5

51.5

62

技术要求

58～64HRC

（3）烧伤检测

随机抽取30件套圈用4%硝酸酒精腐蚀滚道和端面，均有烧伤。见图1、图2。且端面比滚道烧伤严重，且出现二次淬火烧伤。

图1 滚道酸洗后烧伤图片

取1件酸洗过的零件进行解剖分析，取样位置在磨削烧伤处，见图3。经测量烧伤层约1.4mm，形状见图4。制取金相试样，50倍和500倍下的烧伤情况分别见图5和图6。从图5、图6可以看出试样有严重的二次淬火区和高温回火区。

（4）回火稳定性检测

从端面检测的硬度数据（见表2）可以看出，同一零件表面硬度差过大，无法用整个套圈进行回火稳定性试验，只有切样后进行回火稳定性测试，随机挑选3件套圈进行线切割，所取试样见图7。

在原热处理生产线（辊底炉盐浴淬火生产线）上回火，执行原回火工艺：170℃×4h。回火后在原硬度点附近进行硬度测试，其测试结果见表3。依据标准《JB/T 1255-2014滚动轴承 高碳铬轴承钢零件 热处理技术条件》，回火前后硬度差不大于1HRC时回火稳定性合格，从表3数据可以看出：该批产品热处理回火稳定性合格。

表3 回火稳定性检测结果 （HRC）

编号

测量点

原硬度

二次回火硬度

硬度差值

1

大端

62

61

1

小端

62

61

1

2

大端

63

62

1

小端

62.5

61.5

1

3

大端

61.5

61.5

0

小端

62.5

61.5

1

（5）金相组织检测

制取金相试样，按标准《JB/T 1255-2014滚动轴承 高碳铬轴承钢零件 热处理技术条件》进行评级，该零件的金相组织为马氏体3级，热处理质量合格。回火组织见图8。

2.分析及讨论

（1）从图1～图6可以看出，套圈磨削过程中烧伤严重，磨削烧伤的产生是由于零件磨削时，磨削面受到砂轮的摩擦力、切削力等磨削力的作用，使零件表面产生塑性变形，同时产生大量的磨削热，磨削热会使磨削区域的局部瞬时温度高达1000℃以上，如此大量的磨削热如不能及时被冷却液带走，会使磨削表面层的组织发生变化，即形成表面变质层。当磨削热所造成的工件表面温度低于轴承钢的相变点时，表面变质层为高温回火组织，经冷酸洗后呈暗黑色，见图2、图5，并且该处的硬度有所降低，形成高温回火烧伤。当工件表面温度高于相变点，则该处的表层组织由原来的回火马氏体转变为奥氏体，然后由于冷却液的急冷作用发生二次淬火，得到淬火马氏体组织，形成二次淬火烧伤，见图2、图5中的灰白色区域。

（2）表1可以看出，套圈变形较大，套圈两端变形较为一致，变形量大多在0.15～0.20mm之间。这是因为在磨削过程中，套圈表面层在切削力和切削热的作用下，也会产生不同程度的塑性变形及金属组织变化所引起的体积变化，使工件表面层产生内应力。再次加工后，内应力重新分布，产生变形。

（3）从表2显示，套圈端面硬度值偏差较大，硬度值最高为64HRC，最低为44.5HRC，套圈局部硬度低为磨削烧伤造成。此外，表3中的回火稳定性检测结果说明，热处理后的大部分残余应力已经消除，不足以造成后工序磨削过程产生大量的变形。

3.结论及改进措施

（1）该轴承零件的变形是由于磨加工时严重的磨削烧伤（高温回火烧伤+二次淬火烧伤）引起的。

（2）磨削加工时要避免磨削烧伤，可从以下方面进行考虑：砂轮的合理选用和修整；确保冷却液喷到磨削区，加大磨削液流量，提高磨削液压力；适当减小磨削深度，降低进给量；尽可能减少磨削余量等。

摘自《金属加工（热加工）》杂志

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