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        交叉滾子軸承套圈鍛造工藝流程與鍛造方法

        發布時間:2020-09-21 瀏覽量:105

        交叉滾子軸承作為一種常用于機器人關節處的軸承,其各方面性能都有著嚴格要求,而作為主要的受力部件,套圈的生產工藝要求就更需要能夠滿足使用需求,為了保證其車削加工精度和受力強度,一般都采用鍛造生產毛坯,下面歐納小編為大家整理了交叉滾子軸承套圈鍛造工藝流程以及鍛造方法,以供大家進行參考。

          一、采用鍛造工藝的原因

          交叉滾子軸承套圈質量的好壞,直接影響著軸承的質量、性能等,而套圈的內部質量(包括材料的致密度、技術纖維流線分布、晶粒度、形變熱處理等)直接影響著軸承的使用壽命,而鍛造這種傳統工藝卻可以有效的改善套圈材料的各種性能:

          1、獲得與產品形狀相近的毛坯,從而提高金屬材料利用率,節約材料,減少機械加工量,降低綜合成本;

          2、消除金屬內在缺陷,改善金屬組織,使金屬流線分布合理,金屬緊密度好,從而提高軸承的使用壽命。

          二、交叉滾子軸承套圈鍛造工藝流程

          1、毛坯下料

          下料質量的高低即重量、尺寸的精確與否、斷面的幾何形狀的好壞等,將直接影響鍛造工藝和鍛件的質量。下料質量主要是受剪切時棒料的軸向竄動和翹曲的影響,為此出現了兩種剪切模


          (1)套筒式剪切模:即使剪切定刀片和動刀片的形狀與棒料截面形狀相同,以限  制剪切時棒料的翹曲和刀片對棒料剪切時的壓扁,使剪切質量得到明顯提高。實際生產中對冷下料重量誤差可控制在2%以內,端面傾斜度小于3度。

          (2)約束剪切模:即以徑向夾緊的方式使棒料的翹曲、軸向竄動和切口壓扁均受到限  制。這種方式有的僅在定刀端夾緊,有的在定刀端和動刀端均予以夾緊,其夾緊方式有氣缸式的,也有機構聯動的。刀片均采用與棒料截面形狀相同的形狀,另外這種模具還可帶有自動送進裝置。這種方式的下料重量差在1%以內,端面傾斜度小于2度。

          2、套圈毛坯加熱

          正確地加熱金屬坯料和對其加熱溫度進行準確及時的測量,對于減少設備噸位,提高鍛件質量,降低燃料消耗均具有重要意義,是鍛造前需要解決的重要問題。根據熱源不同,在鍛壓生產中金屬的加熱方法可分為兩大類:火焰加熱和電加熱。而目前使用較普遍的為燃氣加熱(天燃氣/煤氣)和中頻感應加熱。

          3、套圈毛坯錘鍛

          套圈鍛造按設備組合盒或選擇的方式一般有機械壓力機/油壓機、平鍛機、鍛錘三種方式,但是隨著鍛壓技術的發展和對軸承質量要求的提高,平鍛機鍛造工藝相對落后,目前普遍使用的是機械壓力機/油壓機和鍛錘(空氣錘/電液錘)鍛造:

          (1)機械壓力機/油壓機鍛造

          在機械壓力機/油壓機上鍛造軸承套圈鍛件,除了一些小型鍛件在機械壓力機/油壓機上直接鍛造成型外,一般都把機械壓力機/油壓機與輾環機聯起來組成流水作業,由機械壓力機/油壓機提供輾擴前的套圈毛坯,然后經輾環機輾擴成型獲得套圈鍛件。這樣可降低對機械壓力機/油壓機鍛造的要求,以便充分利用和發揮輾擴工藝的優點,因而提高了整個套圈鍛件生產的效率,提高了鍛件的尺寸精度和內部質量。機械壓力機/油壓機鍛造對模具要求較高,但對操作工的要求一般,且鍛造質量精確、穩定。

          (2)空氣錘/電液錘鍛造

          空氣錘/電液錘鍛造生產軸承套圈鍛件,是把已加熱到鍛造溫度的毛坯料段,,利用金屬的可塑性變形,借助于鍛錘的打擊作用力來改變毛坯的幾何形狀,以及改善金屬組織和性能。在現階段仍是單件和小批量套圈鍛件和大型、特大型套圈鍛件生產的有效鍛造工藝方法。鍛錘的設備價格比機械壓力機/油壓機低,而且比較容易獲得。而且錘上鍛造用的鍛工工具和胎膜,形狀簡單成本低廉、通用性大、消耗量低,在經濟上劃算,管理上方便。但對操作工要求極高,勞動強度大,精度尺寸較低,在經濟力量允許的情況下仍需優先考慮壓力機鍛造工藝。

          4、套圈輾擴工藝

          輾擴是一種在專用擴孔機上將套圈毛坯壁厚減薄,使內徑和外徑同時擴大,并獲得要求端面形狀的工藝。輾擴工藝在軸承套圈鍛造生產中應用十分廣泛,它與錘、機械壓力機/油壓機的成型工藝聯合使用組成的生產線,具有很大的技術經濟效果,其優點如下:

          (1)提高套圈鍛件的幾何精度和尺寸精度,消除壁厚差,并使其形狀極大限度地接近套圈的成品形狀,因而可以降低鍛件的流量和公差,提高材料利用率,減小機械加工工作量;

          (2)提高鍛件的內部質量。經過輾環的套圈晶粒致密,纖維流向良好,從而提高了軸承的抗疲勞壽命。試驗證明,輾環擴套圈的內部質量比其它鍛造方法獲得鍛件或鋼管直接車削的套圈大有提高;

          (3)改善切削性能。輾擴套圈的晶粒呈圓周方向分布,且晶粒細化,此外幾何精度高,表面光潔,因此機械加工性能好,切削刀具磨損小;

          (4)可擴大加工尺寸范圍,用較小的設備加工較大的套圈鍛件,充分發揮鍛錘、壓力機等設備的生產潛力;

          (5)由于鍛件形狀的精度是在輾擴過程中獲得的,因而可降低對制坯工序毛坯的精度要求,減少工藝調整時間,提高模具壽命,提高了上個工序的勞動生產效。

          5、套圈整形工藝

          輾擴工藝雖能獲得精度較高的鍛件,但是由于下料質量、輾擴溫度、擴孔機剛性和調整操作等原因,套圈尺寸的一致性以及橢圓度、錐度等仍不十分理想。近年來為了進一步提高輾環鍛件的精度,在軸承套圈鍛造生產線上,普遍于在輾擴之后增加一道整形工序。通過整外徑或內徑,糾正橢圓度、錐度等幾何偏差,統一外徑或內徑尺寸,提高鍛件外觀質量和鍛件的合格率,并為車削工序創造有利條件。

          6、套圈鍛件的檢查和清理

          (1)鍛件的檢查

          鍛件的質量檢查是生產過程中不可或少的一個重要組成部分。通過檢查,能及時發現質量問題,,保證鍛件質量的有效手段。目前檢查的內容及方法有:鍛件尺寸檢查、鍛件幾何形狀誤差檢查、表面缺陷檢查、內部缺陷及退火質量檢查等。另外在鍛造生產過程中,有時還要用到光學高溫計、熱電偶、紅外測溫儀,檢查加熱溫度和鍛造加熱、冷卻規范的執行情況。檢查鍛件質量的依據,主要是鍛造工藝卡片和鍛件技術條件等檢驗技術文件。對于幾何精度的檢查,目前一般要求的的項目如下:表面凹坑和毛刺;壁厚差;端面平面度;兩端直徑之差;直徑變動量。

          (2)鍛件的清理

          進行鍛件清理的目的是去除鍛件的毛刺和氧化鈹。

          鍛件毛刺的清理:鍛件毛刺超出技術文件的要求時,應在砂輪機和車床上去除,一般都在退火之前進行。

          鍛件氧化鈹的清理:根據零件的加工要求在鍛件退火前后進行鍛件氧化鈹的清理。清理方法有臥式滾筒清理和拋丸滾筒清理兩種。


          7、套圈的鍛后冷卻

          為了使鍛件獲得良好的組織,盡量減少網狀碳化物的形成,或避免因冷卻速度太快形成溫度應力而使鍛件開裂,鍛件鍛后應有合理的冷卻速度。

          (1)對于軸承鋼,主要是考慮網狀碳化物的形成,要求冷卻速度較快,當終鍛溫度高于850℃時,應采用噴霧冷卻,冷卻速度要求在50~ 150℃/min,待溫度降至700℃以下時,則可堆放起來冷卻,因此時金屬內部不會再析出網狀碳化物,同時堆放冷卻能夠使冷卻速度較慢,以消除快速冷卻時產生的溫度應力。

          (2)對于無鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、不銹軸承鋼,冷卻速度應慢一些,鍛后應采取堆放冷卻或自然冷卻,防止冷卻速度太快而造成開裂。高合金鋼也一樣,鍛后多采取抗冷、干灰冷等進行緩慢冷卻。


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