轴承的锻造工艺是制造高性能轴承的关键环节,直接影响轴承的寿命、承载能力和可靠性。以下是轴承锻造的主要工艺流程及技术要点:
1. 材料选择与准备
轴承通常采用高碳铬钢(如GCr15)或渗碳钢(如20CrMnTi)。坯料需经化学成分检测和表面质量检查,确保无裂纹、夹杂等缺陷。棒料需锯切或剪切至预定尺寸,便于后续加热。
2. 加热工艺
坯料在锻造前需加热至1100-1200℃(具体温度依材料而定),使组织均匀奥氏体化。加热多采用中频感应炉或燃气炉,要求控温精准,避免过热或脱碳。例如,GCr15钢的始锻温度通常控制在1050-1100℃,终锻温度不低于800℃。
3. 锻造方法
镦粗与冲孔:用于套圈类轴承,通过压力机将坯料镦粗后冲中心孔,消除铸态组织缺陷。
辗扩成形:采用辗环机对预冲孔的坯料进行径向轧制,使金属纤维沿圆周方向连续分布,提高力学性能。
模锻:适用于滚动体(如滚子、钢球),通过封闭模具一次成形,尺寸精度高,流线完整。
4. 冷却与控温
锻后需控制冷却速度,避免过快冷却导致马氏体转变或过慢引发网状碳化物。通常采用喷雾冷却或埋沙缓冷,如GCr15钢要求冷至650℃后转入缓冷坑。
5. 热处理与后续加工
锻造后需进行球化退火(如790℃保温+缓冷),为后续车削和淬火做准备。精密轴承还需进行双重退火以细化晶粒。
技术要点:
流线控制:锻造需保证金属流线与轴承受力方向一致,避免切削打断流线。
缺陷预防:严格控制终锻温度,防止裂纹;模锻时需设计合理的飞边槽以减少折叠。
节能工艺:部分企业采用温锻(700-850℃)降低能耗,同时保持组织性能。
发展趋势
当前轴承锻造正向近净成形、自动化生产线方向发展,如多工位热镦机与机器人集成应用,可提升效率20%以上。同时,数值模拟技术(如Deform软件)广泛应用于工艺优化,减少试模成本。
通过上述工艺,轴承锻件可获得均匀细密的组织,其疲劳寿命比铸造件提高3-5倍,满足高速、重载等严苛工况需求。