談鋼球加工工藝的改進(jìn)
發(fā)布時(shí)間：2022-03-16 17:07:24來源：乾潤(rùn)鋼球
摘要:通過對(duì)國(guó)內(nèi)外鋼球加工工藝的對(duì)比分析,提出了對(duì)原工藝的改進(jìn)措施,經(jīng)過實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證有效可行。
關(guān)鍵詞:鋼球;工藝;改進(jìn)
隨著航空業(yè)的迅速發(fā)展, 對(duì)航空軸承的質(zhì)量提出了更高的要求。而作為軸承的關(guān)鍵零件———鋼球質(zhì)量的提高, 成為制造廠亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。為解決此問題, 對(duì)19/ 32″航空發(fā)動(dòng)機(jī)專用軸承鋼球的國(guó)內(nèi)外加工工藝進(jìn)行了對(duì)比, 并在此基礎(chǔ)上,確定了改進(jìn)后的鋼球加工工藝。本文主要闡述了改進(jìn)的鋼球加工工藝及采取的相應(yīng)措施。
1、鋼球主要技術(shù)指標(biāo)及國(guó)內(nèi)外水平對(duì)比
表1 為國(guó)內(nèi)外鋼球加工各主要工序及技術(shù)條件對(duì)比。通過對(duì)比可知,除單一球硬度差、批硬度差外,國(guó)內(nèi)外水平基本相同,而鋼球加工工藝差異卻較大,因此對(duì)原有的工藝進(jìn)行了改進(jìn)。
| 工 序 | 技術(shù)條件 | 國(guó) 外 | 改進(jìn)前工藝 | 改進(jìn)后工藝 |
| 冷鐓 | 設(shè)備 | ——— | Z32 - 28 | Z32 - 28 |
| 工裝 | 合金刀板、合金胎 | 鉻鋼刀板、鉻鋼胎 | 合金刀板、合金胎 | |
| 總留量/ mm | 0. 5 ^+ 0. 26 | 1. 2^ + 0. 4 | 0. 8^ + 0. 26 | |
| 環(huán)帶/ mm | ——— | 邊寬= 邊厚= 1. 3～1. 6 | 邊寬= 邊厚= 1. 1～1. 3 | |
| 壓偏差/ mm | 0. 06 | 0. 1 | 0. 1 | |
| 去邊(改進(jìn)后工藝)去邊(改進(jìn)前工藝) | 工裝 | ——— | 光球板 | 光球板 |
| 尺寸消耗/ mm | ——— | 0. 25 | 去邊 | |
| 軟磨一 | 工裝 | ——— | 180 # ～240 # 砂輪 | ——— |
| 尺寸消耗/ mm | ——— | 0. 26 | ——— | |
| 熱酸洗 | 尺寸消耗/ mm | ——— | 0. 05 | ——— |
| 兩級(jí)殘留腐蝕深度/ mm(500 倍) | ——— | 0. 18 | ——— | |
| 軟磨二 | 設(shè)備 | 砂輪自動(dòng)修整 | Мμ- 33 無砂輪自動(dòng)修整 | 砂輪自動(dòng)修整 |
| 工裝 | 120 # 砂輪 | 180 # ～240 # 砂輪 | 80 # ～120 # 砂輪 | |
| 尺寸消耗/ mm | 0. 3 | 0. 35 | 0. 55 | |
| 球形偏差/ mm | 0. 02 | 0. 02 | 0. 02 | |
| 熱處理 | 設(shè)備 | 保護(hù)氣氛淬火爐 | 空氣介質(zhì)淬火爐 | 保護(hù)氣氛淬火爐 |
| 脫碳層/ mm | ≤0. 02 | 0. 08～0. 1 | ≤0. 02 | |
| 單一球硬度差/ HRC | 0. 5 | 1～2 | 0. 5 | |
| 批硬度差/ HRC | 1 | ——— | 1 | |
| 深酸洗 | 尺寸消耗/ mm | 0. 05 | ——— | 0. 05 |
| 細(xì)磨 | 設(shè)備 | 砂輪自動(dòng)修整 | 無砂輪自動(dòng)修整 | 有砂輪自動(dòng)修整 |
| 尺寸消耗/ mm | 0. 1 | 0.22 | 0.22 | |
| 球形偏差、球直徑變動(dòng)量/ mm | ——— | 0. 004～0. 005 | 0. 003～0. 004 | |
| 粗研 | 加工方法 | 帶保持架循環(huán)水加工 | 大循環(huán)油膏法加工 | 懸浮液精研加工 |
| 尺寸消耗/ mm | 0. 04 | 0. 045 | 0.02 | |
| 加工時(shí)間/ h | ——— | 16 | 16 | |
| 球形偏差、球直徑變動(dòng)量/ mm | ——— | 0. 001 | 0. 000 6 | |
| 精研一 | 加工方法 | ——— | 大循環(huán)油膏法加工 | 懸浮液精研加工 |
| 尺寸消耗/ mm | ——— | 0. 01 | 01008 | |
| 加工時(shí)間/ h | ——— | 14 | 8 | |
| 球形偏差、球直徑變動(dòng)量/ mm | ——— | 0. 000 6 | 0. 000 4 | |
| 精研二 | 加工方法 | ——— | 大循環(huán)油膏法加工 | 懸浮液精研加工 |
| 尺寸消耗/ mm | ——— | 0. 006 | 0.003 | |
| 加工時(shí)間/ h | ——— | 18 | 12 | |
| 球形偏差、球直徑變動(dòng)量/ mm | ——— | 0. 000 5 | 0. 000 4 | |
| 超精研 | 加工方法 | 帶保持架單溝加工 | 帶保持架單溝加工 | 帶保持架單溝加工 |
| 尺寸消耗/ mm | 0. 002 5 | 0. 003 | 0.002 | |
| 加工時(shí)間/ h | ——— | 3 | 3 | |
| 球形偏差、球直徑變動(dòng)量/ mm | ——— | 0. 000 3 | 0. 000 2 |
2、工藝制定及相應(yīng)措施
2. 1 改進(jìn)工具設(shè)計(jì)、減少鋼球加工留量在保證精度的前提下,減少鋼球各工序留量,可以減少磨削時(shí)間, 同時(shí)減少因磨削量過大產(chǎn)生的變質(zhì)層,降低產(chǎn)生磨削質(zhì)量問題的幾率。根據(jù)航空軸承材料的原始特性, 自行研制硬度合金沖壓模具及輔助工具,并進(jìn)行反復(fù)的壓球驗(yàn)證,結(jié)果表明:采用硬質(zhì)合金刀板和切料胎,提高了切料質(zhì)量,減少了壓型折疊;采用硬質(zhì)合金壓球胎,保持胎具在沖壓過程中基本不變形, 提高了球坯的精度。同時(shí),選用的料徑和切料長(zhǎng),保證壓縮比(切料長(zhǎng)/ 料徑) 在2. 0～2. 2 之間,使料段在壓型過程處于最佳變形狀態(tài)。由此,加工出的球坯尺寸基本一致,且環(huán)帶小而薄,從而使鋼球加工的總留量由1. 2 mm 減少到0. 8 mm。
2. 2 用深酸洗和無損檢查代替熱酸洗檢測(cè)熱酸洗過程不僅消耗鋼球整體尺寸,而且由于環(huán)帶和兩極應(yīng)力大,導(dǎo)致腐蝕速度大,腐蝕層深度為0. 18 mm ,嚴(yán)重的出現(xiàn)晶間腐蝕。這不但需增加鋼球加工總留量,同時(shí)在加工過程中還易產(chǎn)生疲勞。為此,采用深酸洗配合渦流探傷代替熱酸洗,并采用合理的酸配比,使鋼球深酸洗尺寸消耗控制在0. 04～0. 05 mm。為驗(yàn)證其可靠性,用500 粒經(jīng)深酸洗和渦流探傷的鋼球進(jìn)行熱酸洗檢查,未發(fā)現(xiàn)問題。由此可見,用深酸洗和渦流探傷取代熱酸洗檢查是可行的。
2. 3 降低鋼球加工過程中產(chǎn)生的疲勞根據(jù)鋼球加工特點(diǎn),采用以磨代光工藝,軟磨工序通過更新改造磨床,配置砂輪自動(dòng)修整系統(tǒng)和80 # ～120 # 砂輪代替光球工序?？上馇蚣庸み^程中產(chǎn)生的過高應(yīng)力集中。在精研工序通過控制加工條件,以水劑研磨代替油劑研磨,縮短精研加工時(shí)間,減少研磨過程中產(chǎn)生的疲勞。通過對(duì)精研加工機(jī)床的輔具、乳化型精研液和表面活性劑精研液進(jìn)行試驗(yàn),從而確定鋼球粗研、精研一和精研二等水劑精研的磨料配比及操作規(guī)程,使鋼球研磨(粗研加精研) 時(shí)間由原來的48 h 縮短至36 h 以內(nèi)。加工出的鋼球經(jīng)超精研后精度(球形偏差、球直徑變動(dòng)量) 達(dá)到0. 2 μm。表面粗糙度Ra ≤0. 02 μm。
2. 4 改善軟、細(xì)磨工序狀態(tài),提高加工質(zhì)量更新軟、細(xì)磨加工設(shè)備。新機(jī)床具有砂輪自動(dòng)修整功能,使鋼球總是處于最佳加工狀態(tài),經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證鋼球磨削效率可提高產(chǎn)量10 %～15 % ,并且鋼球細(xì)磨工序的燒傷得到有效地控制。
2. 5 提高鋼球表面硬度的均勻性用保護(hù)氣氛淬火代替空氣爐加熱淬火,并提高設(shè)備控溫精度,鋼球表面硬度的均勻性得到有效提高,成品鋼球單一硬度差≤0. 5 HRC ,批硬度差≤1 HRC。
3、結(jié)論
改進(jìn)后的鋼球加工工藝,將總留量由原來的1. 2 mm 減少到0. 8 mm ,減少了因磨削量過大產(chǎn)生變質(zhì)層的幾率,用深酸洗和無損檢測(cè)代替熱酸洗檢測(cè)減少晶間腐蝕,采用以磨代光工藝從而消除光球加工過程中產(chǎn)生的過高應(yīng)力集中。實(shí)踐證明,改進(jìn)后的鋼球加工工藝有效可行,達(dá)到了預(yù)期效果,可應(yīng)用于生產(chǎn)。
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參考文獻(xiàn):[1]中國(guó)軸承工業(yè)協(xié)會(huì)、職工教育委員會(huì)教材編審室統(tǒng)編. 軸承檢測(cè)技術(shù)[M] . 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1991.