轴承锻造基础知识

轴承钢锻造的温度控制
• 作业过程中加热、冷却必须严格按工艺文 件、作业指导书操作。勤观察、勤调节。
一、高碳铬轴承钢锻造温度控制规范：
钢材牌号：GCｒ15、GCｒ15SｉMｎ 始锻温度： 1050ºC－－1100ºC 终锻温度： 800ºC－850ºC
一、高碳铬轴承钢锻造温度控制规范：
• 如果加热温度过高，会导至锻件过热、过烧。 过热锻件机械性能差，降低套圈使用寿命；过 烧锻件只能报废。
空气锤常见故障产生的原因
• 3.工作气缸体过度发热：工作气缸内摩檫增大时， 会造成缸体温度急剧上升。原因是润滑油供给 不正常，摩檫加剧；气缸活塞环太紧或受力不 均；锤头长时悬空等。
• 4.锤头上升后降不下来：常见原因是固定上砧铁 的斜铁松动脱出，刮伤导套，使锤杆在导套内 降不下来；活塞环碎裂卡在导套内；锤杆弯曲 或下部被镦粗，上升后即卡在导套内降不下来。
• 终锻温度偏高，会使套圈内部组织粗大，并在 冷却过程中容易析出网状碳化物，降低套圈的 机械性能，所以停锻温度不能过高。
• 但是停锻温度也不能过低，因为随着温度的下 降，钢的塑性差，变形抗力增大，使变形困难， 锻件上可能会出现裂纹，也可能损坏模具或锻 压设备。
二、渗碳轴承钢锻造温度控制规范
钢材牌号：G20CｒNｉ2MｏA ｉ4
辗压比
选择辗压比的原则：
１、增大碾压比使扩孔时间延长，降低生产率， 当制坯生产率高时应选择较小碾压比；
２、套圈断面形状比较复杂时，成形比较困难， 辗压比应取较大值；
３、辗扩前坯料形状较差时应尽可能增大碾压比。
４、锻件内径较小时，为保证芯棒强度，可取较 小碾压比
主导轮和信号轮
• 主导轮 在扩孔变形过程中，碾压轮与芯棒起 主要作用。主导轮位于变形区的出口一侧，在 扩孔过程中主要起支承作用。坯料压在主导轮 上，使变形过程平稳。如果主导轮位置不恰当 时，会使锻件呈四角、五角甚至多角形。主导 轮越接近辗压轮，越有利于锻件圆角的充满。
锻压设备的分类
常用的锻压设备根据其加载方式可以分为以下 几类：
1.锻锤：空气锤、蒸汽——空气锤；
2.机械压力机：曲柄压力机、高速自动压力机、 平锻机、剪切机和摩檫压力机等；
锻压设备的分类
3.液压机：水压机、油压机等； 4.特种锻压设备：扩孔机等。 目前我国轴承行业常用的锻压设备有：
空气锤、蒸汽——空气锤、曲柄压力机、 平锻机和扩孔机等。
关于锻造变形的几个基本概念
冲击韧性——金属材料抵抗冲击载荷而不 致被破坏的能力。
在锻造生产中，锻模、锤杆、上下砧都要 承受冲击载荷。
锻造过程
轴承套圈锻造大致分成三个阶段：
（1）备料：把原材料按要求的重量一段一段地切 成料段
（2）锻造成型：把料段加热，然后在锻压设备上 进行锻造，使之成为形状、尺寸符合要求的毛 坯；
锤上自由冲孔
• 锤上自由冲孔的优点——工具简单、通用性强。
• 锤上冲孔－-辗扩工艺的两种方法：一种是坯料 经锤上自由冲孔、冲头扩孔后再在扩孔机上辗 扩成形，这种工艺用于生产中小型和中大型套 圈锻件。另一种是坯料经锤上自由冲孔、冲头 扩孔后，再用芯棒继续扩孔，然后在扩孔机上 辗扩成形。这种工艺用于生产大型和特大型套 圈锻件。
（3）锻后处理：对锻件进行检验，剔除废品，整 修返修品，进行锻后的热处理及表面清理等。
车间目前采用的工艺流程为：
锯床或剪切下料机下料 天然气炉加热 空气锤上自由冲孔 压力机上平高 扩孔机扩孔 检验 锻后热处理
锻造变形基本规律
• 剪应力定律 • 最小阻力定律 • 体积不变定律 • 在塑性变形时存在弹性变形定律
• 脱碳——表层含碳量偏低
• 过热——是一种可以避免 的缺陷，由于温度偏高， 使锻件内部晶粒粗大，增 大锻造比可以改善过热组 织，也可以通过锻后正火 改善过热组织
• 过烧——由于加热温度过 高，钢材内部晶界熔化和 严重氧化，破坏了晶粒之 间的联结。过烧的锻件只 能报废
• 开裂——加热速度过快， 钢的导热性差，则造成的 表里温差越大，坯料开裂 的危险性越大；加热大型 毛坯时应注意控制加热速 度防止开裂。
关于锻造变形的几个基本概念
塑性及塑性变形
金属在外力作用下产生永久变形而又不 致引起破坏的性能称为塑性；这种外力消失 后不能随之消失的变形称为塑性变形。
金属的塑性越好，其可锻造性就越高。
关于锻造变形的几个基本概念
强度——金属材料在外力作用下抵抗变形 和破坏的能力。
关于锻造变形的几个基本概念
硬度——金属材料抵抗其它物体压入其表 面的能力；表示金属在一个小的体积范围内抵 抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力。
• 信号轮 当辗扩过程即将结束时，工件与信号 轮接触。信号轮的主要作用是控制锻件尺寸， 给操作人员发出信号。
扩孔机的调整
1、碾压轮安装与调整时，应尽量保持其转动平稳， 轴向跳动要小；
2、碾压轮下压时，其下死点位置与芯棒应保持 0.5－1ｍｍ的间隙；
3、碾压轮、芯棒、主导轮、信号轮的轴线应相互 平行，且与机床台面垂直，根据锻件的质量情 况可以作适当调整；
3、适当增大冷却速度有利于细化套圈内在组织， 但过大的冷却速度可能导致锻件开裂。
4、冷却速度慢会使锻件内部形成网状碳化物， 网状碳化物在随后热处理过程中不易消除，严 重影响套圈机械性能，降低套圈使用寿命。
钢在加热与冷却时的常见缺陷
• 氧化——使金属烧损，所 形成的氧化皮大大降低锻 件的表面质量，增加模具 的磨损，
空气锤常见故障产生的原因
• 1.锤杆与导套间隙处漏气或泄油：锤杆与导套间 的密封圈过度磨损后，会失去密封作用，气缸内 的高压气体或润滑油会沿间隙处泄漏。另外，锤 杆受刮伤留下刻槽后，也会有泄漏。泄气严重时 会影响锤头的打击力。
空气锤常见故障产生的原因
• 2.锤头撞击工作气缸顶盖：当工作气缸上部的缓 冲气垫失效后锤头就会直接撞击气缸顶盖，严重 时会将顶盖击碎或击飞。造成缓冲失效的原因是： 顶盖处的密封垫片损坏或顶盖压紧螺钉松动，造 成工作气缸上腔漏气，使缓冲气压下降；工作气 缸与压缩气缸间的球形逆止阀变形或破碎时，失 去了阻止气体倒流的作用，使气缸窜气，降低了 缓冲气压；工作活塞上顶面的堵盖松动漏气，也 降低缓冲气压。
轴承零件代号
➢ 01——外圈 ➢ 02——内圈 ➢ 04——滚子 ➢ 05——衬套 ➢ 06——保持架 ➢ 28——密封座 ➢ 63——中隔圈
常用的元素符号：
➢ Cr——铬 ➢ Si——硅 ➢ Mn——锰 ➢ Ti——钛 ➢ Mo——钼 ➢ Ni——镍 ➢ “G” 为 “滚” 的拼音首写字母，表示滚动轴
扩孔机的调整
4、托料板应平直，其平面应与辗压轮槽的下端面 大致相平，对于较大产品则要高出一点，这是 考虑到托料板在工作中会受力下弯。托料板最 好调整得后倾一点（即根部ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ低一点）；
5、每当更换碾扩锻件的品种时，最好用“样圈” 来调整，或用尺寸相近的产品来调整信号轮与 主导轮的位置；
6、对于外锥形和外梯形锻件，其主导轮和信号轮 应制成与锻件相应的外形。还应具有调整轴向 高度的机能。
空气锤常见故障产生的原因
• 5.锤头升不高：当工作活塞、压缩活塞与缸壁间 的密封失效后，会造成气缸内上下部窜气，使 缸内气压下降，提不起锤头或提升高度不够。 锤杆弯曲或锤杆下部被镦粗都会出现锤头升不 高的故障。
• 6.气缸内有异声：原因是气缸内有异物或连接件 松动，如工作气缸导套内导板松动、密封圈、 活塞环破碎散落；顶盖螺钉松动，连杆松动也 是产生异声的原因，严重时会使连杆完全脱离 曲轴，将气缸座的两壁打坏。
锻造对金属组织和机械性能的影响
锻造可以改善钢材内部组织，提高钢 的强度、塑性、冲击韧性等多种机械性 能。
轴承的分类和代号（旧代号）
1、 二类
Ｎ248EM NJ1052EM NU2322EM
2、 九类
29315
29424 29292
3、 七类
30224
32230
32320
4、 铁轴
352226X2-2RZ
• 但是停锻温度也不能过低，因为随着温度的下 降，钢的塑性差，变形抗力增大，使变形困难， 锻件上可能会出现裂纹，也可能损坏模具或锻 压设备。
三、高碳铬轴承钢锻件锻后冷却规范
1、高碳铬轴承钢锻件锻后冷却速度对锻件最终 性能有很大影响。
2、GCｒ15、GCｒ15SｉMｎ锻件锻后冷却速 度应大于50ºC每分钟，低于250ºC每分钟，通 常采取散放空冷、风冷，大型锻件需要雾冷。
锤上冲孔－辗扩工艺
• 内锥形套圈锻件的成形冲头其半锥角度一般比 产品半锥角大３°～4°。
• 中小型圆筒形锻件制坯通常采用套模锻，中大 型圆筒形锻件制坯通常采用铆镦。
扩孔
把冲孔后的坯料放在碾压轮与芯棒组 成的型腔内碾压，从而使坯料的壁厚变薄、 内外径同时扩大。
辗扩工艺的优越性
1、采用碾扩工艺生产的锻件，其形状和尺寸能 够尽量地接近成品的形状和尺寸，并且其尺寸 精度和几何精度都比较高。碾扩套圈材料利用 率高。
4、准确施实给定的加热规范（锻造加热 作业指导书），如加热温度、速度、时间和保 温等加热条件，以防止产生过热、过烧等缺陷。
锻造温度的选择
• 钢的性能变化与其组织变化是密切相关的，锻 造应当选择在钢的塑性好、变形抗力低的温度 范围内进行但又不会产生过热、过烧。
• 锻造开始的最高允许温度，称为始锻温度。应 当停止锻造的温度，称为终锻温度。
锻造加热的要求
• 加热的要求 1、在金属材料所允许的导温性和内
应力的条件下，以最快的速度加热到预定 的温度，提高效率，节约能源。
锻造加热的要求
2、尽可能减少加热金属吸收有害气体， 如氧、氢等气体，减少氧化、脱碳或氢脆等缺 陷，提高加热质量。
3、在低温加热阶段，要防止因加热不当 而使金属截面的外层与心部产生过大的温差， 以致造成过大的热应力，再叠加其它内应力， 引起材料开裂。