CN1014821B - 提高预负荷轴承精度寿命的工艺方法 - Google Patents
提高预负荷轴承精度寿命的工艺方法Info
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Abstract
本发明提供了一种提高预负荷精密轴承精度保持性和寿命的工艺方法，它不同于精密轴承控制残余奥氏体含量不能大于5%的传统工艺。其热处理规范为：把轴承零件加热到850-950℃，淬火，然后在150-240℃热溶介质中保温0.5-2小时，从而获得由马氏体和含量为10-50%的残余奥氏体所组成的基体组织。该残余奥氏体分布合理，且相对稳定，其在轴承运行时，受交变应力的作用将向马氏体转变，同时伴随有体积的膨胀，这种体积效应可恰当地弥补轴承运行中的磨损值，因而提高了预负荷轴承的精度寿命。
Description
本发明涉及一种提高精密轴承精度保持性和寿命的工艺方法。
国内外精密轴承多采用预负荷轴承，预负荷可显著提高轴承的回转精度和刚度。目前，精密机床主轴轴承均采用预负荷轴承，在预负荷轴承中，轴承滚动体和套圈滚道之间不存在普通轴承的“游隙”，而存在过盈，即滚动体的直径尺寸比内外套圈滚道间距离略大，此过盈量有几微米至几十微米，一般实心滚动体轴承的过盈量取下限，而空心滚子轴承取上限。然而此类预负荷精密轴承在较长时间的运转过程中，滚动体的过盈量会逐渐磨损而使预负荷减小，因而轴承的精度和刚度也随之下降，当“过盈量”完全磨损并在轴承中出现间隙时，则此种轴承即丧失精度而失效。
对于某些预负荷精密主轴承由于预过盈量很小，在高速运转时，其精度寿命仅数百小时。
制造预负荷精密机床主轴轴承零件多采用GCr15钢，其传统的热处理规范是把零件加热至840-850℃，油淬，然后在150-170℃下回火，零件粗磨后再进行150℃稳定回火，对于B级及C级精密轴承零件淬火后还要采用深冷处理。现有轴承钢热处理规范是从普通轴承失效的主要形式一疲劳点蚀出发制定的，在其热处理工艺中都严格控制淬火后钢组织中残余奥氏体的含量，越是高精度轴承控制其残余奥氏体含量越少，一般都在5%以下，以求得轴承尺寸稳定。
关于残余奥氏体在钢中的作用，以往多就其危害性开展研究，其中之一就是认为残余奥氏体向马氏体转变时会使轴承零件变大，从而改变了零件尺寸精度，研究的目标是如何使钢中残余奥氏体量减少，以保持轴承零件的尺寸精度。在苏联出版的《轴承钢的组织与性能》一书中的马氏体转变一章中指出，采用淬火及深冷处理（液氮-190℃），使残余奥氏体含量约为3.5%，以此作为精密轴承控制残余奥氏体数量的方法。
近年来，国内外一些研究表明，在钢中存在一定数量合理分布的残余奥氏体对于提高材料接触疲劳强度、磨损抗力及强韧性等都能起到有利作用。《金属学报》1987年第一期，在“残余奥氏体对18Cr2Ni4WA钢接触疲劳抗力的影响”一文中指出残余奥氏体量处于10.4-50.79%的范围，结果发现，在所试范围中，残余奥氏体量越高，其接触疲劳抗力越大。《金属热处理》杂志1987年第三期，在“轧机轴承强韧化工艺的研究”一文中指出，钢中呈片间分布的较多的残余奥氏体有利于提高强韧性。在《磨料磨损及抗磨技术译文集》中指出：在马氏体一碳化物组织中存在一些沿马氏体片间分布的残余奥氏体对提高耐磨性是有益的，试验表明，在所使用工件表面，相转变量越大，转变层越深，其耐磨性越高。
本发明是从提高预负荷精密机床主轴轴承的精度寿命出发，突破传统的观点，即在精密轴承中残余奥氏体含量越少越好，一般不超过5%的观点，采取新的工艺手段，使轴承零件中含有一定数量合理分布且相对稳定的残余奥氏体，以提高其接触疲劳抗力、强韧性和耐磨抗力。此外，本发明利用残余奥氏体在交变应力作用下向马氏体转变的体积效应，来补偿预负荷轴承滚动体及滚道的磨损量，使零件因磨损而降低的预负荷值继续得以恢复，从而延长了预负荷精密轴承的精度寿命。
残余奥氏体向马氏体转变在轴承运转过程中，通过交变应力作用而逐渐进行的，其在贮存及运输过程中并不发生这种转变过程，因此轴承尺寸能保持其稳定性。
本发明的具体工艺是：将轴承零件加热到850-950℃，淬火，然后在温度为150-240℃的热溶介质中保温0.5-2小时，而获得10-50%的残余奥氏体，再经过稳定回火，使残余奥氏体在时效中稳定。当把精密轴承零件加热到880℃，淬入160℃油中，保温约1小时，然后200℃回火，则可获得约15%的残余奥氏体。
本发明利用原有热处理工艺设备，在不增加生产难度的情况下，通过改善金属材料性能以提高抗磨性及通过组织转变的体积变化来补偿磨损尺寸，它可成倍地提高预负荷精密机床轴承精度寿命。
Claims (1)
1、一种由GCr15钢制成的预负荷精密轴承零件，金相组织的主成分为马氏体，其中含有10-50%的合理分布且相对稳定的残余奥氏体，其热处理工艺为：将轴承零件加热到850-950℃，淬火，在温度为150-240℃的热溶介质中保温0.5-20小时，然后再经过稳定回火，使残余奥氏体在时效中稳定。
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