CN102848157A - 汽车cvj用高寿命轴承钢球的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车CVJ用高寿命轴承钢球的生产工艺，它包括如下步骤：冷镦→热处理→表面强化→研削→精研→外观选别→包装。本发明相比现有技术省去了光磨、冷作强化及冷处理等工艺步骤，缩减了普通工艺的复杂加工流程，加快了产品生产流程的运转时间，缩短产品加工周期，提高了生产效率，降低了钢球的生产成本，生产的轴承钢球压碎载荷值高，使用寿命长。

Description

汽车CVJ用高寿命轴承钢球的生产工艺
技术领域
本发明涉及钢球生产制造技术领域，尤其涉及一种汽车CVJ用高寿命轴承钢球的生产工艺。
背景技术
 目前，轴承钢球的生产行业普遍采用轴承钢球（GCr15）的高碳铬轴承钢球来生产，也有部分采用进口材料（日本：SUJ2;韩国：SUJ2Z）来替代中国材料。
 高寿命钢球是TSUBAKI GROUP 应国际知名汽车生产厂家要求合作开发的一种专门用于汽车等速万向节（CVJ）部件上使用的钢球。CVJ 部件内的钢球由于本身在汽车运转中的特性，对于寿命要求特别严格。
CVJ 部件内的钢球生产工艺也是行业的普遍通用方法，大致的工艺如下：冷镦→粗磨→热处理→冷冻处理→强化处理→精加工→外观选别，其中，主要影响寿命的关键工序点在材料、热处理以及表面强化工艺的实施，国内企业虽然已通过原材料的替代，不过他们把更多的研究和技术力量都集中在钢球的精度、表面粗糙度等方面，真正针对材料本身的机械性能而做出的适合的热处理工艺研究以及后续的应力调整工艺方面没有更多的控制方法及结果。
在生产高寿命钢球的热处理工艺中有一个特点，控制残留奥氏体的含量，人们一般是采用控制油温温度来控制钢球淬火冷却速度，再加上对钢球进行必要的冷冻处理，从而达到将钢球的残留奥氏体的数值下降的目的，而且越低越好，其主要目的是为了提高钢球的尺寸稳定性，保持钢球的精度稳定，因为，众所周知，残留奥氏体本身不是稳定的组织，会随着时间的变化转变成马氏体，从而造成钢球尺寸、精度的微量变形，如专利公开号为CN101049665A的发明专利公开了一种精密钢球的生产方法，该方法在成型处理时即要进行冷处理[见说明书实施例1的步骤（6）]，目的是为了减少组织中的残余奥氏体。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种汽车CVJ用高寿命轴承钢球的生产工艺，该生产工艺效率高，节省了生产成本，生产的轴承钢球压碎载荷值高，使用寿命长。
技术方案：为了实现以上目的，本发明所述的一种汽车CVJ用高寿命轴承钢球的生产工艺，它包括如下步骤：
1、冷镦：将轴承钢丝冲压成钢球冷镦毛坯球；
2、热处理：将毛坯球投入到网带式连续炉中采用可控保护气氛进行加热淬火，淬火加热温度：840-850℃，淬火加热时间：60-80分钟，淬火介质：快速光亮淬火油；淬火介质温度：40-100℃；然后进行回火热处理，回火加热温度：170-200℃，保温时间：160-180℃； 
3、表面强化处理：采用表面强化机对经过热处理后的钢球进行表面强化处理，处理参数为：转速：20-30rpm/min，处理时间：60-150分钟，硬度值：65-69HRC；
4、研削：将经过表面强化处理的钢球采用研磨机和砂轮进行加工，树脂砂轮：150-200目，加工速度：50-100rpm，压力：1-5Mpa，研削介质：柴油；
5、精研：将经过研削的钢球采用研磨机和砂轮进行加工，树脂砂轮：采用5000-6000目，加工速度：20-50rpm，压力：2-4Mpa，研削介质：柴油；
6、外观自动选别：经过精研后的钢球首先要采用光电涡流外观仪对钢球缺陷进行选别，选别时光源探头发出100% 的光源照射到钢球上，通过在电脑CPU 上设定伤的感度大小为30%-80%，设定浅黑的感度为10%-30%，当钢球上反射的光源通过CPU 计算处理后满足所设定的伤的感度以及浅黑的感度范围值时，钢球被判定为合格品；然后将选出的合格品采用涡流探伤仪再次进行选别，设定涡流感度40%-100%，当在涡流感度设定值范围内时，钢球被判定为合格品；
7、将选别出的合格品进行包装。
为了缩减工艺流程，步骤1中冷镦毛坯球的冲压量为0.15-0.20mm。
有益效果：本发明与现有技术相比具有以下优点：
（1）不需作降低残留奥氏体量处理，省去了冷冻处理等处理步骤，从而提高了残留奥氏体量，可将其控制在20%-25%之间；另外，在表面强化机中通过钢球自身的相互撞击来达到硬度值的提高，同时通过钢球的自身冲击力量来取得在钢球内部特定的深度分布适当的应力梯度，通过外界的应力追加和轴承钢本身通过热处理后的应力达到平衡点，应力值控制在钢球表面0.1-0.25mm深度处，通过残留奥氏体量的提高及应力值的控制从而达到提高使用寿命的目的，钢球疲劳寿命经过客户技术中心对本发明制作的钢球合套后的轴承进行测试，基本额定寿命的试验值L10t大于4010小时，可靠度达到100%，钢球寿命试验值较普通钢球高出4倍以上；
（2）省去了光磨及冷处理等工艺步骤，缩减了普通工艺的复杂加工流程，加快了产品生产流程的运转时间，缩短产品加工周期，提高了生产效率，降低了钢球的生产成本；
（3）提高了钢球的压碎负荷值，相比国家标准高出2-3倍。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等同变换或修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例1
一种汽车CVJ用高寿命轴承钢球的生产工艺，它包括如下步骤：
1、冷镦：将轴承钢丝冲压成钢球冷镦毛坯球，其冲压量为0.15-0.20mm，
通过设计机床模具，以及钢丝原材料的料段长度的计算，使冲压后的冷镦毛坯球飞边很小或基本没有；
2、热处理：将毛坯球投入到网带式连续炉中采用可控保护气氛进行加热淬火，淬火加热温度：840-850℃，淬火加热时间：70分钟，淬火介质：快速光亮淬火油；淬火介质温度：40-100℃；然后进行回火热处理，回火加热温度：170-200℃，保温时间：170分钟；
3、表面强化处理：采用表面强化机对经过热处理后的钢球进行表面强化处理，处理参数为：转速：25rpm/min，处理时间：105分钟，硬度值：68HRC；
4、研削：将经过表面强化处理的钢球采用研磨机和砂轮进行加工，树脂砂轮：500-1500目，加工速度：80rpm，压力：1-5Mpa，研削介质：柴油；
5、精研：将经过研削的钢球采用研磨机和砂轮进行加工，树脂砂轮：采用5000-6000目，加工速度：35rpm，压力：2-4Mpa，研削介质：柴油；
6、外观自动选别：经过精研后的钢球首先要采用光电涡流外观仪对钢球缺陷进行选别，选别时光源探头发出100% 的光源照射到钢球上，通过在电脑CPU 上设定伤的感度大小为30%-80%，设定浅黑的感度为10%-30%，当钢球上反射的光源通过CPU 计算处理后满足所设定的伤的感度以及浅黑的感度范围值时，钢球被判定为合格品；然后将选出的合格品采用涡流探伤仪再次进行选别，设定涡流感度40%-100%，当在涡流感度设定值范围内时，钢球被判定为合格品；
7、将选别出的合格品进行包装。
经上述工艺加工的钢球球批直径变动量为0.2um ，球直径变动量为 0.1um，球形误差为0.1um ，表面粗糙度为0.0018um ，圆度为0.10um 。钢球疲劳寿命经客户技术中心对钢球合套后的轴承样品检测，基本额定寿命的试验值L10t= 4168，可靠度达到100% ，远远超过《滚动轴承精品钢球技术条件》要求；钢球的压碎负荷为212KN（以1/2”为例，国家标准为：83KN），相比国家标准高出2.55倍（同规格钢球相比）。
实施例2
一种汽车CVJ用高寿命轴承钢球的生产工艺，它包括如下步骤：
1、冷镦：将轴承钢丝冲压成钢球冷镦毛坯球，其冲压量为0.15-0.20mm，
通过设计机床模具，以及钢丝原材料的料段长度的计算，使冲压后的冷镦毛坯球飞边很小或基本没有；
2、热处理：将毛坯球投入到网带式连续炉中采用可控保护气氛进行加热淬火，淬火加热温度：840-850℃，淬火加热时间：60分钟，淬火介质：快速光亮淬火油；淬火介质温度：40-100℃；然后进行回火热处理，回火加热温度：170-200℃，保温时间：180分钟；
3、表面强化处理：采用表面强化机对经过热处理后的钢球进行表面强化处理，处理参数为：转速：20rpm/min，处理时间：60分钟，硬度值：65HRC；
4、研削：将经过表面强化处理的钢球采用研磨机和砂轮进行加工，树脂砂轮：500-1500目，加工速度：50rpm，压力：1-5Mpa，研削介质：柴油；
5、精研：将经过研削的钢球采用研磨机和砂轮进行加工，树脂砂轮：采用5000-6000目，加工速度：20rpm，压力：2-4Mpa，研削介质：柴油；
6、外观自动选别：经过精研后的钢球首先要采用光电涡流外观仪对钢球缺陷进行选别，选别时光源探头发出100% 的光源照射到钢球上，通过在电脑CPU 上设定伤的感度大小为30%-80%，设定浅黑的感度为10%-30%，当钢球上反射的光源通过CPU 计算处理后满足所设定的伤的感度以及浅黑的感度范围值时，钢球被判定为合格品；然后将选出的合格品采用涡流探伤仪再次进行选别，设定涡流感度40%-100%，当在涡流感度设定值范围内时，钢球被判定为合格品；
7、将选别出的合格品进行包装。
经上述工艺加工的钢球球批直径变动量为0.18um ，球直径变动量为 0.1um，球形误差为0.08um ，表面粗糙度为0.0016um ，圆度为0.1um 。钢球疲劳寿命经客户技术中心对钢球合套后的轴承样品检测，基本额定寿命的试验值L10t= 4232小时，可靠度达到100% ，远远超过《滚动轴承精品钢球技术条件》要求；钢球的压碎负荷为220.5 KN（以1/2”为例，国家标准为：83KN），相比国家标准高出2.65倍（同规格钢球相比）。
实施例3
一种汽车CVJ用高寿命轴承钢球的生产工艺，它包括如下步骤：
1、冷镦：将轴承钢丝冲压成钢球冷镦毛坯球，其冲压量为0.15-0.20mm，
通过设计机床模具，以及钢丝原材料的料段长度的计算，使冲压后的冷镦毛坯球飞边很小或基本没有；
2、热处理：将毛坯球投入到网带式连续炉中采用可控保护气氛进行加热淬火，淬火加热温度：840-850℃，淬火加热时间：80分钟，淬火介质：快速光亮淬火油；淬火介质温度：40-100℃；然后进行回火热处理，回火加热温度：170-200℃，保温时间：160分钟；
3、表面强化处理：采用表面强化机对经过热处理后的钢球进行表面强化处理，处理参数为：转速：30rpm/min，处理时间：150分钟，硬度值：67HRC；
4、研削：将经过表面强化处理的钢球采用研磨机和砂轮进行加工，树脂砂轮：500-1500目，加工速度：100rpm，压力：1-5Mpa，研削介质：柴油；
5、精研：将经过研削的钢球采用研磨机和砂轮进行加工，树脂砂轮：采用5000-6000目，加工速度： 50rpm，压力：2-4Mpa，研削介质：柴油；
6、外观自动选别：经过精研后的钢球首先要采用光电涡流外观仪对钢球缺陷进行选别，选别时光源探头发出100% 的光源照射到钢球上，通过在电脑CPU 上设定伤的感度大小为30%-80%，设定浅黑的感度为10%-30%，当钢球上反射的光源通过CPU 计算处理后满足所设定的伤的感度以及浅黑的感度范围值时，钢球被判定为合格品；然后将选出的合格品采用涡流探伤仪再次进行选别，设定涡流感度40%-100%，当在涡流感度设定值范围内时，钢球被判定为合格品；
7、将选别出的合格品进行包装。
经上述工艺加工的钢球球批直径变动量为0.17um ，球直径变动量为 0.08um，球形误差为0.09um ，表面粗糙度为0.0010um ，圆度为0.07um 。钢球疲劳寿命经客户技术中心对钢球合套后的轴承样品检测，基本额定寿命的试验值L10t= 4116小时，可靠度达到100% ，远远超过《滚动轴承精品钢球技术条件》要求；钢球的压碎负荷为225.6 KN（以1/2”为例，国家标准为：83KN），相比国家标准高出2.7倍（同规格钢球相比）。 

Claims (2)

1.一种汽车CVJ用高寿命轴承钢球的生产工艺，其特征在于：它包括如下步骤：
（1）、冷镦：将轴承钢丝冲压成钢球冷镦毛坯球；
（2）、热处理：将毛坯球投入到网带式连续炉中采用可控保护气氛进行加热淬火，淬火加热温度：840-850℃，淬火加热时间：60-80分钟，淬火介质：快速光亮淬火油；淬火介质温度：40-100℃；然后进行回火热处理，回火加热温度：170-200℃，保温时间：160-180℃；
（3）、表面强化处理：采用表面强化机对经过热处理后的钢球进行表面强化处理，处理参数为：转速：20-30rpm/min，处理时间：60-150分钟，硬度值：65-69HRC；
（4）、研削：将经过表面强化处理的钢球采用研磨机和砂轮进行加工，树脂 
砂轮：150-200目，加工速度：50-100rpm，压力：1-5Mpa，研削介质：柴油；
（5）、精研：将经过研削的钢球采用研磨机和砂轮进行加工，树脂砂轮：采用5000-6000目，加工速度：20-50rpm，压力：2-4Mpa，研削介质：柴油；
（6）、外观自动选别：经过精研后的钢球首先要采用光电涡流外观仪对钢球缺陷进行选别，选别时光源探头发出100% 的光源照射到钢球上，通过在电脑CPU 上设定伤的感度大小为30%-80%，设定浅黑的感度为10%-30%，当钢球上反射的光源通过CPU 计算处理后满足所设定的伤的感度以及浅黑的感度范围值时，钢球被判定为合格品；然后将选出的合格品采用涡流探伤仪再次进行选别，设定涡流感度40%-100%，当在涡流感度设定值范围内时，钢球被判定为合格品；
（7）、将选别出的合格品进行包装。
2.根据权利要求1所述的汽车CVJ用高寿命轴承钢球的生产工艺，其特征在于：步骤（1）中冷镦毛坯球的冲压量为0.15-0.20mm。
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