CN111069383A - 航空轴承不锈钢材料钢球冷冲压技术改进 - Google Patents
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Abstract
航空轴承不锈钢材料钢球冷冲压技术改进，涉及钢球冷镦成型技术领域。本发明的目的是要解决现有的不锈钢材料钢球在冷镦加工过程中，经常出现冲压裂纹的问题。方法：胎具改进：在胎具内径不变的情况下，将胎具的球高R2由原有的2.15mm～2.19mm调整为2.64mm～2.68mm，得到改进后的胎具；冷冲压：将磨光钢料由导轮带入钢球冷镦机内，进行切断，然后送入改进后的胎具中进行冷冲压，得到冷冲压后的球坯。本发明可获得航空轴承不锈钢材料钢球冷冲压技术改进。
Description
技术领域
本发明涉及钢球冷镦成型技术领域，具体涉及航空轴承不锈钢材料钢球冷冲压技术改进。
背景技术
本公司主要承担军用飞机发动机主轴轴承的配套任务，为满足航空电机等轴承结构及使用环境要求，轴承零件多选用不锈钢类材料。9Cr18钢属于高碳高铬马氏体不锈钢，淬火后具有高硬度、高耐磨性和耐腐蚀性能，部分航空轴承的滚动体和套圈采用此材料制造，在潮湿、恶劣的环境下使用，具有良好的抗腐蚀性能。但不锈钢材料的冷塑变形能力较差，在钢球加工初期的毛坯冷冲压成型时，极易出现冲压裂纹，造成废品率提高、原材料损耗加大。且公司生产的不锈钢钢球大多为直径6mm以下的，体积较小，在加工初期有些细小裂纹不易发现，后序经过热酸洗和涡流探伤发现后，为了避免遗漏的不合格产品出厂，经常进行批量报废，造成了不小数量的浪费，也不能将产品及时交付用户，给公司造成了一定的经济损失。
发明内容
本发明的目的是要解决现有的不锈钢材料钢球在冷镦加工过程中，经常出现冲压裂纹的问题，而提供航空轴承不锈钢材料钢球冷冲压技术改进。
航空轴承不锈钢材料钢球冷冲压技术改进，按以下步骤完成：
一、胎具改进：在胎具内径4.64mm～4.68mm不变的情况下，将胎具的球高R2由原有的2.15mm～2.19mm调整为2.64mm～2.68mm，得到改进后的胎具；
二、冷冲压：将磨光钢料由导轮带入钢球冷镦机内，进行切断，然后送入改进后的胎具中进行冷冲压，得到冷冲压后的球坯。
航空轴承不锈钢材料钢球冷冲压技术改进，按以下步骤完成：
一、胎具改进：在胎具内径5.32mm～5.36mm不变的情况下，将胎具的球高R1由原有的2.49mm～2.53mm调整为3.1mm～3.14mm，得到改进后的胎具；
二、冷冲压：将磨光钢料由导轮带入钢球冷镦机内，进行切断，然后送入改进后的胎具中进行冷冲压，得到冷冲压后的球坯。
本发明的有益效果：
本发明航空轴承不锈钢材料钢球冷冲压技术改进，在保持胎具内径不变的情况下，对胎具的球高进行调整，调整后再进行冷冲压，得到冷冲压后的球坯最大化地避免了不锈钢材料冷镦裂纹的出现，毛坯球形状流线流畅，表面光滑圆润，环带薄而宽，球坯尺寸符合工艺工求，产品质量较原工艺加工的有大幅提高，裂纹发生的比例由原来的30％，降低到2％(个别裂纹是由于原材料缺陷产生的)，还未出现批量冷镦裂纹的情况，使产品合格率达到90％以上，材料利用率提高20％，减少了原材料损耗，不仅保证了成品质量和交付及时率，也为公司节约了成本投入。
本发明可获得航空轴承不锈钢材料钢球冷冲压技术改进。
附图说明
图1为现有胎具的结构示意图；
图2为现有胎具的结构和胎具内径D2的示意图；
图3为现有胎具的结构和胎具球高R1的示意图；
图4为现有冷冲压后的球坯的结构示意图；
图5为实施例一胎具的结构示意图；
图6为实施例一胎具的结构和胎具内径D3的示意图；
图7为实施例一胎具的结构和胎具球高R2的示意图；
图8为实施例一冷冲压后的球坯的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式航空轴承不锈钢材料钢球冷冲压技术改进，按以下步骤完成：
一、胎具改进：在胎具内径4.64mm～4.68mm不变的情况下，将胎具的球高R2由原有的2.15mm～2.19mm调整为2.64mm～2.68mm，得到改进后的胎具；
二、冷冲压：将磨光钢料由导轮带入钢球冷镦机内，进行切断，然后送入改进后的胎具中进行冷冲压，得到冷冲压后的球坯。
本实施方式的有益效果：
本实施方式航空轴承不锈钢材料钢球冷冲压技术改进，在保持胎具内径不变的情况下，对胎具的球高进行调整，调整后再进行冷冲压，得到冷冲压后的球坯最大化地避免了不锈钢材料冷镦裂纹的出现，毛坯球形状流线流畅，表面光滑圆润，环带薄而宽，球坯尺寸符合工艺工求，产品质量较原工艺加工的有大幅提高，裂纹发生的比例由原来的30％，降低到2％(个别裂纹是由于原材料缺陷产生的)，还未出现批量冷镦裂纹的情况，使产品合格率达到90％以上，材料利用率提高20％，减少了原材料损耗，不仅保证了成品质量和交付及时率，也为公司节约了成本投入。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：步骤一中所述将胎具的球高R2由原有的2.15mm调整为2.64mm，得到改进后的胎具。
其他步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同点是：步骤二中所述将磨光钢料由导轮带入钢球冷镦机内，按照胎具的球高R2的尺寸进行切断。
其他步骤与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤二中所述的冷冲压后的球坯的球高H1为4.72mm～4.94mm，冷冲压后的球坯的环带厚度A1为1.15mm～1.2mm。
其他步骤与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：航空轴承不锈钢材料钢球冷冲压技术改进，按以下步骤完成：
一、胎具改进：在胎具内径5.32mm～5.36mm不变的情况下，将胎具的球高R1由原有的2.49mm～2.53mm调整为3.1mm～3.14mm，得到改进后的胎具；
二、冷冲压：将磨光钢料由导轮带入钢球冷镦机内，进行切断，然后送入改进后的胎具中进行冷冲压，得到冷冲压后的球坯。
本实施方式的有益效果：
本实施方式航空轴承不锈钢材料钢球冷冲压技术改进，在保持胎具内径不变的情况下，对胎具的球高进行调整，调整后再进行冷冲压，得到冷冲压后的球坯最大化地避免了不锈钢材料冷镦裂纹的出现，毛坯球形状流线流畅，表面光滑圆润，环带薄而宽，球坯尺寸符合工艺工求，产品质量较原工艺加工的有大幅提高，裂纹发生的比例由原来的30％，降低到2％(个别裂纹是由于原材料缺陷产生的)，还未出现批量冷镦裂纹的情况，使产品合格率达到90％以上，材料利用率提高20％，减少了原材料损耗，不仅保证了成品质量和交付及时率，也为公司节约了成本投入。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同点是：步骤一中所述将胎具的球高R1由原有的2.49mm调整为3.1mm，得到改进后的胎具。
其他步骤与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式五或六不同点是：步骤二中所述将磨光钢料由导轮带入钢球冷镦机内，按照胎具的球高R1的尺寸进行切断。
其他步骤与具体实施方式五或六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式五至七之一不同点是：步骤二中所述的冷冲压后的球坯的球高H1为5.51mm～5.73mm，冷冲压后的球坯的环带厚度A1为1.15mm～1.2mm。
其他步骤与具体实施方式五至七相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：(1)选取5/32”X的磨光钢料进行加工：
一、胎具改进：在胎具内径4.64mm不变的情况下，将胎具的球高R2由原有的2.15mm调整为2.64mm，得到改进后的胎具，所述的改进后的胎具的内径D3为4.64mm；
二、冷冲压：将磨光钢料由导轮带入钢球冷镦机内，按照胎具的球高R2的尺寸进行切断，然后送入改进后的胎具中，在保持加工留量不变的情况下进行冷冲压，得到冷冲压后的球坯；再将冷冲压后的球坯经过常规的退火→光球→软磨一→热酸洗→软磨二→热处理→硬磨→冷酸洗→除氢→补充回火→初研→精研→探伤→超精研→终检→钢种鉴别→涂油包装等工序，得到航空轴承不锈钢材料钢球成品。
对步骤二得到的冷冲压后的球坯的尺寸和质量进行检测，尺寸检测结果如表1所示：冷冲压后的球坯的球高H1为4.74mm，环带厚度A1为1.2mm；质量检测结果显示：冷冲压后的球坯形状流线流畅，表面光滑圆润，环带薄而宽，球坯尺寸符合工艺工求，产品质量较原工艺加工的有大幅提高；经反复加工并进行质量检测，结果显示球坯裂纹发生的比例由原来的30％降低至2％(个别裂纹是由于原材料缺陷产生的)，未出现批量冷镦裂纹的情况，材料利用率提高20％，减少了原材料损耗，不仅保证了成品质量和交付及时率，也为公司节约了成本投入。
表1
步骤二中所述的常规的退火→光球→软磨一→热酸洗→软磨二→热处理→硬磨→冷酸洗→除氢→补充回火→初研→精研→探伤→超精研→终检→钢种鉴别→涂油包装等工序，具体的操作如下：
退火：将冷冲压后的球坯在加热炉中进行去应力处理；
光球：退火后的球坯通过光球机中的两块合金板进行碾搓，去掉球坯上的两极和环带，得到初步的球形；
软磨一：在钢球磨床上，利用一块铸铁板和一块砂轮进行进一步的球形修整；
热酸洗：将钢球100％置于80℃的酸液中进行腐蚀，检查冷镦过程中可能存在的裂纹钢球；
软磨二：在钢球磨床上，利用一块铸铁板和一块砂轮去除钢球表面的酸洗层，以满足热处理对工件表面的要求；
热处理：通过淬、回火使钢球表面获得需要的硬度；
硬磨：在钢球磨床上，利用一块铸铁板和一块砂轮修整钢球圆度；
冷酸洗：将钢球置于配置好的酸液中进行冷腐蚀，检查磨削烧伤；
除氢：将酸洗后的钢球进行加热，去除氢脆；
补充回火：利用高温炉对钢球进行稳定处理，使材料内部应力进一步释放；
初研：在研磨机上，利用两块铸铁板对钢球进行研磨，修整钢球的圆度和表面粗糙度；
精研：在精研机上，利用两块铸铁板对钢球进行精整，使钢球获得更好的精度和表面粗糙度；
探伤：利用涡流探伤机，对钢球进行检测，剔除存在表面裂纹和缺陷的钢球；
超精研：利用立式单沟设备，对钢球做最终的研磨，最终达到成品配套需求的精度；
终检：利用各种检测仪器对钢球尺寸、精度及外观质量进行检测，确保产品精度符合标准要求；
钢种鉴别：利用钢种鉴别仪器对每粒钢球进行钢种的分选，避免其它钢种的混入；
涂油包装：对成品钢球表面涂防锈油并进行无尘包装，得到航空轴承不锈钢材料钢球成品。
(2)选取3/16”X的磨光钢料进行加工：
一、胎具改进：在胎具内径4.64mm不变的情况下，将胎具的球高R1由原有的2.49mm调整为3.1mm，得到改进后的胎具，所述的改进后的胎具的内径D3为4.64mm；
二、冷冲压：将磨光钢料由导轮带入钢球冷镦机内，按照胎具的球高R1的尺寸进行切断，然后送入改进后的胎具中，在保持加工留量不变的情况下进行冷冲压，得到冷冲压后的球坯；再将冷冲压后的球坯经过常规的退火→光球→软磨一→热酸洗→软磨二→热处理→硬磨→冷酸洗→除氢→补充回火→初研→精研→探伤→超精研→终检→钢种鉴别→涂油包装等工序，得到航空轴承不锈钢材料钢球成品。
对步骤二得到的冷冲压后的球坯的尺寸和质量进行检测，尺寸检测结果如表2所示：冷冲压后的球坯的球高H1为5.51mm，环带厚度A1为1.2mm；质量检测结果显示：冷冲压后的球坯形状流线流畅，表面光滑圆润，环带薄而宽，球坯尺寸符合工艺工求，产品质量较原工艺加工的有大幅提高；经反复加工并进行质量检测，结果显示球坯裂纹发生的比例由原来的30％降低至2％(个别裂纹是由于原材料缺陷产生的)，未出现批量冷镦裂纹的情况，材料利用率提高20％，减少了原材料损耗，不仅保证了成品质量和交付及时率，也为公司节约了成本投入。
表2
步骤二中所述的常规的退火→光球→软磨一→热酸洗→软磨二→热处理→硬磨→冷酸洗→除氢→补充回火→初研→精研→探伤→超精研→终检→钢种鉴别→涂油包装等工序，具体的操作如下：
退火：将冷冲压后的球坯在加热炉中进行去应力处理；
光球：退火后的球坯通过光球机中的两块合金板进行碾搓，去掉球坯上的两极和环带，得到初步的球形；
软磨一：在钢球磨床上，利用一块铸铁板和一块砂轮进行进一步的球形修整；
热酸洗：将钢球100％置于80℃的酸液中进行腐蚀，检查冷镦过程中可能存在的裂纹钢球；
软磨二：在钢球磨床上，利用一块铸铁板和一块砂轮去除钢球表面的酸洗层，以满足热处理对工件表面的要求；
热处理：通过淬、回火使钢球表面获得需要的硬度；
硬磨：在钢球磨床上，利用一块铸铁板和一块砂轮修整钢球圆度；
冷酸洗：将钢球置于配置好的酸液中进行冷腐蚀，检查磨削烧伤；
除氢：将酸洗后的钢球进行加热，去除氢脆；
补充回火：利用高温炉对钢球进行稳定处理，使材料内部应力进一步释放；
初研：在研磨机上，利用两块铸铁板对钢球进行研磨，修整钢球的圆度和表面粗糙度；
精研：在精研机上，利用两块铸铁板对钢球进行精整，使钢球获得更好的精度和表面粗糙度；
探伤：利用涡流探伤机，对钢球进行检测，剔除存在表面裂纹和缺陷的钢球；
超精研：利用立式单沟设备，对钢球做最终的研磨，最终达到成品配套需求的精度；
终检：利用各种检测仪器对钢球尺寸、精度及外观质量进行检测，确保产品精度符合标准要求；
钢种鉴别：利用钢种鉴别仪器对每粒钢球进行钢种的分选，避免其它钢种的混入；
涂油包装：对成品钢球表面涂防锈油并进行无尘包装，得到航空轴承不锈钢材料钢球成品。
Claims (8)
1.航空轴承不锈钢材料钢球冷冲压技术改进，其特征在于该冷冲压技术改进按以下步骤完成：
一、胎具改进：在胎具内径4.64mm～4.68mm不变的情况下，将胎具的球高R2由原有的2.15mm～2.19mm调整为2.64mm～2.68mm，得到改进后的胎具；
二、冷冲压：将磨光钢料由导轮带入钢球冷镦机内，进行切断，然后送入改进后的胎具中进行冷冲压，得到冷冲压后的球坯。
2.根据权利要求1所述的航空轴承不锈钢材料钢球冷冲压技术改进，其特征在于步骤一中所述将胎具的球高R2由原有的2.15mm调整为2.64mm，得到改进后的胎具。
3.根据权利要求1所述的航空轴承不锈钢材料钢球冷冲压技术改进，其特征在于步骤二中所述将磨光钢料由导轮带入钢球冷镦机内，按照胎具的球高R2的尺寸进行切断。
4.根据权利要求1所述的航空轴承不锈钢材料钢球冷冲压技术改进，其特征在于步骤二中所述的冷冲压后的球坯的球高H1为4.72mm～4.94mm，冷冲压后的球坯的环带厚度A1为1.15mm～1.2mm。
5.航空轴承不锈钢材料钢球冷冲压技术改进，其特征在于该冷冲压技术改进按以下步骤完成：
一、胎具改进：在胎具内径5.32mm～5.36mm不变的情况下，将胎具的球高R1由原有的2.49mm～2.53mm调整为3.1mm～3.14mm，得到改进后的胎具；
二、冷冲压：将磨光钢料由导轮带入钢球冷镦机内，进行切断，然后送入改进后的胎具中进行冷冲压，得到冷冲压后的球坯。
6.根据权利要求5所述的航空轴承不锈钢材料钢球冷冲压技术改进，其特征在于步骤一中所述将胎具的球高R1由原有的2.49mm调整为3.1mm，得到改进后的胎具。
7.根据权利要求5所述的航空轴承不锈钢材料钢球冷冲压技术改进，其特征在于步骤二中所述将磨光钢料由导轮带入钢球冷镦机内，按照胎具的球高R1的尺寸进行切断。
8.根据权利要求5所述的航空轴承不锈钢材料钢球冷冲压技术改进，其特征在于步骤二中所述的冷冲压后的球坯的球高H1为5.51mm～5.73mm，冷冲压后的球坯的环带厚度A1为1.15mm～1.2mm。
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| CN111069383B (zh) | 2021-11-26 |
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