CN103934632A - 赛车发电机轴承钢球的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种赛车发电机轴承钢球的生产工艺，包括如下步骤：冷镦、光磨、热处理、研削Ⅰ、表面强化处理、研削Ⅱ、精研、清洗、外观自动选别及包装，本发明通过对材料、热处理以及表面强化工艺以及钢球致命缺陷伤的选别技术的几个工艺点的各项参数的控制来达到钢球适正应力达到高转速条件下的钢球使用寿命，生产出的钢球疲劳寿命经过测试，基本额定寿命的实验值L10T大于1800小时，基本额定寿命的实验值L10T与基本额定寿命L10之比大于18，可靠度RE达到100%；本发明的钢球寿命比一般的生产加工工艺的钢球寿命试验值高出3-5倍左右，符合赛车发电机轴承用的高转速、高温、连续运转的要求。
Description
技术领域
本发明属于钢球生产制造技术领域，特别涉及一种赛车发电机轴承钢球的生产工艺。
背景技术
汽车赛车发电机轴承作为汽车发电机中的重要部件，在高速、高温、高载荷运转下对于轴承部件的寿命要求严格，特别是轴承中的钢球对于发电机的使用寿命至关重要，现状国内汽车用发电机轴承基本采用进口替代，对于赛车级别用的发电机轴承基本没有进入该领域。
本项目的钢球采用的生产工艺中主要的影响寿命的关键工序点在材料、热处理以及表面强化工艺以及钢球致命缺陷伤的选别技术的实施。因此可以通过对该几个工艺点的各项参数的控制来达到钢球适正应力达到高转速条件下的钢球使用寿命。
发明内容
发明目的：本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种赛车发电机轴承钢球的生产工艺。
技术方案：为实现上述目的，本发明采取了如下的技术方案：
一种赛车发电机轴承钢球的生产工艺，包括以下步骤：
（1）冷镦：将轴承钢丝冲压成钢球毛坯球；
（2）光磨：将冷镦后的毛坯球采用研磨机和铸铁盘进行加工，铸铁盘：球墨铸铁，加工速度：20-100rpm，压力：1-5Mpa，研削介质：切削液；光磨的工序作用就是为了将冲压出来的冷镦球的飞边消除，达到基本的球形；
（3）热处理：将光磨制品投入到网带式连续炉中采用可控保护气氛进行热处理，首先加热淬火，淬火加热温度：840-860℃，淬火加热时间：50-80分钟，淬火介质：快速光亮淬火油，介质温度：40-100℃；淬火后的钢球进行冷却处理，然后进行回火处理，回火温度：160-200℃，保温时间：120-180分钟；此步骤产品的硬度值为63-65 HRC；
（4）研削Ⅰ：将经过热处理的钢球采用研磨机和砂轮进行加工，陶瓷砂轮：150-200
目，加工速度：50-100rpm，压力：1-5Mpa，研削介质：柴油；
（5）表面强化处理：：对经过研削Ⅰ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：64-67HRC ；
（6）研削Ⅱ：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： 500-2000目,加工速度：50-100rpm,压力：1-5Mpa,研削介质：柴油；
（7）精研：将经过研削Ⅱ的钢球采用研磨机和砂轮进行加工，树脂砂轮：采用3000-6000目，加工速度：20-50rpm，压力：2-4Mpa，研削介质：柴油；
（8）清洗：将经过精研后的钢球用溶剂进行清洗；
（9）外观自动选别 ：经过精研后的钢球采用光学选别与涡流选别相结合的手段进行外观自动选别；
（10）包装：将选别出的合格钢球产品进行包装。
优选的，步骤（3）中淬火时淬火油的介质温度为80℃。
优选的，步骤（3）中热处理时采用氮气为保护气氛。采用氮气作为钢球热处理保护气氛可以形成钢球表面贫碳技术，减少渗碳气氛造成的碳化物增多，造成在马氏体组织变化时奥氏体完全转变，减少奥氏体残留。
优选的，步骤（7）中精研包括两次精研，其中精研Ⅰ中采用3000-5000目的树脂砂轮，精研Ⅱ中采用5000-6000目的树脂砂轮。
优选的，步骤（8）中的清洗溶剂采用甲醇或乙醇进行清洗，清洗时间5-30分钟。
优选的，步骤（9）中外观自动选别具体实施方法为：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。
有益效果：采用上述技术方案的本发明具有以下优点：
（1）本发明通过对材料、热处理以及表面强化工艺以及钢球致命缺陷伤的选别技术的控制，通过对该几个工艺点的各项参数的控制来达到钢球适正应力达到高转速条件下的钢球使用寿命，采用本技术方案生产出的钢球疲劳寿命经过国家质量监督检验部门对本发明制作的钢球合套后的轴承进行测试，基本额定寿命的实验值L10T大于1800小时，基本额定寿命的实验值L10T与基本额定寿命L10 之比大于18，可靠度RE 达到100%；本发明的钢球寿命比一般的生产加工工艺的钢球寿命试验值高出3-5倍左右，符合赛车发电机轴承用的高转速、高温、连续运转的要求；
（2）采用氮气作为钢球热处理保护气氛可以形成钢球表面贫碳技术，减少渗碳气氛造成的碳化物增多，造成在马氏体组织变化时奥氏体完全转变，减少奥氏体残留，同时在淬火过程中通过淬火油油温控制在80℃的恒温控制，使得850℃的加热钢球在1-3秒内完成组织变化，降低奥氏体残留；
（3）表面强化处理时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，将应力值分布有梯度的分布在钢球表面到内部的一定深度范围内；
（4）表面强化处理一般是在热处理后进行的，但是本发明调整了此步工序，将其放在两次研削之间， 可以调整经过表面强化处理后的应力在钢球内部的梯度分布；
（5）本发明采用两次精研，使得生产出的钢球性能更为优越；
（6）自动选别采用涡流探测设备，能在钢球瞬间通过探测探头时进行钢球裂纹、硬度差等钢球致命缺陷的判断、分选技术；
（7）采用本发明技术方案生产出的钢球其材料的氧含量控制在max10ppm，残留奥氏体控制在10%左右，应力控制：钢球直径8%以内的应力控制在-800~-1500Mpa，钢球压碎值为GB 标准的2-3倍以上。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明做进一步的阐述，但是需要说明的是本发明的实施例中所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，并不能以此限制本发明的保护范围，凡是根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应该涵盖在本发明的保护范围内。
实施例1：一种赛车发电机轴承钢球的生产工艺，包括以下步骤：
（1）冷镦：将轴承钢丝冲压成钢球毛坯球，冲压量为0.15-0.20mm；
（2）光磨：将冷镦后的毛坯球采用研磨机和铸铁盘进行加工，铸铁盘：球墨铸铁，加工速度：65rpm，压力：1-5Mpa，研削介质：切削液；
（3）热处理：将光磨制品投入到网带式连续炉中采用氮气作为保护气氛进行热处理，首先加热淬火，淬火加热温度：850℃，淬火加热时间：70分钟，淬火介质：快速光亮淬火油，介质温度：80℃；淬火后的钢球进行冷却处理，然后进行回火处理，回火温度：175℃，保温时间：150分钟，硬度值65 HRC；
（4）研削Ⅰ：将经过热处理的钢球采用研磨机和砂轮进行加工，陶瓷砂轮：150-200
目，加工速度：80rpm，压力：1-5Mpa，研削介质：柴油；
（5）表面强化处理：：对经过研削Ⅰ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：100 分钟，硬度值：67HRC ；
（6）研削Ⅱ：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： 500-2000目,加工速度：80rpm,压力：1-5Mpa,研削介质：柴油；
（7）精研：将经过研削Ⅱ的钢球采用研磨机和砂轮进行加工，精研Ⅰ树脂砂轮：采用3000-5000目，加工速度：20rpm，压力：2-4Mpa，研削介质：柴油；精研Ⅱ树脂砂轮：采用5000-6000目，加工速度：45rpm，压力：2-4Mpa，研削介质：柴油；
（8）清洗：将经过精研后的钢球用甲醇溶剂进行清洗25分钟；
（9）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；
（10）包装：将选别出的合格钢球产品进行包装。
实施例2：
一种赛车发电机轴承钢球的生产工艺，包括以下步骤：
（1）冷镦：将轴承钢丝冲压成钢球毛坯球，冲压量为0.15-0.20mm；
（2）光磨：将冷镦后的毛坯球采用研磨机和铸铁盘进行加工，铸铁盘：球墨铸铁，加工速度：25rpm，压力：1-5Mpa，研削介质：切削液；
（3）热处理：将光磨制品投入到网带式连续炉中采用氮气作为保护气氛进行热处理，首先加热淬火，淬火加热温度：840℃，淬火加热时间：80分钟，淬火介质：快速光亮淬火油，介质温度：50℃；淬火后的钢球进行冷却处理，然后进行回火处理，回火温度：160℃，保温时间：180分钟，硬度值63HRC；
（4）研削Ⅰ：将经过热处理的钢球采用研磨机和砂轮进行加工，陶瓷砂轮：150-200
目，加工速度：50rpm，压力：1-5Mpa，研削介质：柴油；
（5）表面强化处理：：对经过研削Ⅰ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：140 分钟，硬度值：65HRC ；
（6）研削Ⅱ：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： 500-2000目,加工速度：50rpm,压力：1-5Mpa,研削介质：柴油；
（7）精研：将经过研削Ⅱ的钢球采用研磨机和砂轮进行加工，精研Ⅰ树脂砂轮：采用3000-5000目，加工速度：25rpm，压力：2-4Mpa，研削介质：柴油；精研Ⅱ树脂砂轮：采用5000-6000目，加工速度：40rpm，压力：2-4Mpa，研削介质：柴油；
（8）清洗：将经过精研后的钢球用甲醇溶剂进行清洗30分钟；
（9）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；
（10）包装：将选别出的合格钢球产品进行包装。
实施例3：
一种赛车发电机轴承钢球的生产工艺，包括以下步骤：
（1）冷镦：将轴承钢丝冲压成钢球毛坯球，冲压量为0.15-0.20mm；
（2）光磨：将冷镦后的毛坯球采用研磨机和铸铁盘进行加工，铸铁盘：球墨铸铁，加工速度：100rpm，压力：1-5Mpa，研削介质：切削液；
（3）热处理：将光磨制品投入到网带式连续炉中采用氮气作为保护气氛进行热处理，首先加热淬火，淬火加热温度：860℃，淬火加热时间：50分钟，淬火介质：快速光亮淬火油，介质温度：100℃；淬火后的钢球进行冷却处理，然后进行回火处理，回火温度：200℃，保温时间：120分钟，硬度值64 HRC；
（4）研削Ⅰ：将经过热处理的钢球采用研磨机和砂轮进行加工，陶瓷砂轮：150-200
目，加工速度：100rpm，压力：1-5Mpa，研削介质：柴油；
（5）表面强化处理：：对经过研削Ⅰ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：66HRC ；
（6）研削Ⅱ：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： 500-2000目,加工速度：100rpm,压力：1-5Mpa,研削介质：柴油；
（7）精研：将经过研削Ⅱ的钢球采用研磨机和砂轮进行加工，精研Ⅰ树脂砂轮：采用3000-5000目，加工速度：30rpm，压力：2-4Mpa，研削介质：柴油；精研Ⅱ树脂砂轮：采用5000-6000目，加工速度：50rpm，压力：2-4Mpa，研削介质：柴油；
（8）清洗：将经过精研后的钢球用甲醇溶剂进行清洗20分钟；
（9）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；
（10）包装：将选别出的合格钢球产品进行包装。
经过上述生产工艺生产出的钢球疲劳寿命经过国家质量监督检验部门对本发明制作的钢球合套后的轴承进行测试，基本额定寿命的实验值L10T大于1800小时，基本额定寿命的实验值L10T与基本额定寿命L10 之比大于18，可靠度RE 达到100%；本发明的钢球寿命比一般的生产加工工艺的钢球寿命试验值高出3-5倍左右，符合赛车发电机轴承用的高转速、高温、连续运转的要求；钢球的性能参数达到以下指标：1、材料的氧含量控制在max：10ppm；2、残留奥氏体控制在10%左右；3、应力控制：钢球直径8%以内的应力控制在-800~-1500Mpa；4、钢球压碎值为GB 标准的2-3倍以上。
Claims (6)
1.一种赛车发电机轴承钢球的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）冷镦：将轴承钢丝冲压成钢球毛坯球；
（2）光磨：将冷镦后的毛坯球采用研磨机和铸铁盘进行加工，铸铁盘：球墨铸铁，加工速度：20-100rpm，压力：1-5Mpa，研削介质：切削液；
（3）热处理：将光磨制品投入到网带式连续炉中采用可控保护气氛进行热处理，首先加热淬火，淬火加热温度：840-860℃，淬火加热时间：50-80分钟，淬火介质：快速光亮淬火油，介质温度：40-100℃；淬火后的钢球进行冷却处理，然后进行回火处理，回火温度：160-200℃，保温时间：120-180分钟；
（4）研削Ⅰ：将经过热处理的钢球采用研磨机和砂轮进行加工，陶瓷砂轮：150-200
目，加工速度：50-100rpm，压力：1-5Mpa，研削介质：柴油；
（5）表面强化处理：：对经过研削Ⅰ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：64-67HRC ；
（6）研削Ⅱ：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： 500-2000目,加工速度：50-100rpm,压力：1-5Mpa,研削介质：柴油；
（7）精研：将经过研削Ⅱ的钢球采用研磨机和砂轮进行加工，树脂砂轮：采用3000-6000目，加工速度：20-50rpm，压力：2-4Mpa，研削介质：柴油；
（8）清洗：将经过精研后的钢球用溶剂进行清洗；
（9）外观自动选别 ：经过精研后的钢球采用光学选别与涡流选别相结合的手段进行外观自动选别；
（10）包装：将选别出的合格钢球产品进行包装。
2.根据权利要求1所述的赛车发电机轴承钢球的生产工艺，其特征在于：步骤（3）中淬火时淬火油的介质温度为80℃。
3.根据权利要求1所述的赛车发电机轴承钢球的生产工艺，其特征在于：步骤（3）中热处理时采用氮气为保护气氛。
4.根据权利要求1所述的赛车发电机轴承钢球的生产工艺，其特征在于：步骤（7）中精研包括两次精研，其中精研Ⅰ中采用3000-5000目的树脂砂轮，精研Ⅱ中采用5000-6000目的树脂砂轮。
5.根据权利要求1所述的赛车发电机轴承钢球的生产工艺，其特征在于：步骤（8）中的清洗溶剂采用甲醇或乙醇进行清洗，清洗时间5-30分钟。
6.根据权利要求1所述的赛车发电机轴承钢球的生产工艺，其特征在于：步骤（9）中外观自动选别具体实施方法为：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。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140723 |