CN112210637A - 一种轴承圈adi材料工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轴承圈ADI材料工艺，包括以下步骤：步骤一：将固态铁放入熔化炉中，高温燃烧后取铁水5‑15份置于结晶器的内部，在室温条件下，用垂直连续铸造的方法不断从结晶器的另一端拉出，得到球铁型材；步骤二：正火，取两个球铁型材置于炉体中，对球铁型材进行加热，加热时间为5‑7min，加热温度为800‑920℃；通过垂直连续铸造的方法得到球铁型材，进而使得球铁型材中含有共晶成分，在正火、冷却和等温淬火的条件下，共晶石墨球与基体之间产生高碳凝聚体和机械混合物的过渡层，在后续使用过程中，各组织之间摩擦生热，建立以石墨球为中心的高温温度场，在温度场内材料实现回火，进而增加了材料的疲劳强度，提高了轴承圈的耐磨性。

Description

一种轴承圈ADI材料工艺
技术领域
本发明涉及轴承的制造技术领域，具体为一种轴承圈ADI材料工艺。
背景技术
众所周知，轴承是当代机械设备中一种重要零部件，它的主要功能是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度，按运动元件摩擦性质的不同，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两大类，其中滚动轴承已经标准化、系列化，但与滑动轴承相比它的径向尺寸、振动和噪声较大，价格也较高，滚动轴承一般由外圈、内圈、滚动体和保持架四部分组成，轴承是各类机械装备的重要基础零部件，它的精度、性能、寿命和可靠性对主机的精度、性能、寿命和可靠性起着决定性的作用，在机械产品中，轴承属于高精度产品，不仅需要数学、物理等诸多学科理论的综合支持，而且需要材料科学、热处理技术、精密加工和测量技术、数控技术和有效的数值方法及功能强大的计算机技术等诸多学科为之服务。
现有的轴承在使用时，由于轴承圈的材料为传统材料(GCr15)，其制作的轴承内圈、滚珠和外圈在使用后间隙增大，长时间使用后不仅容易发生噪音，而且滚珠表面受力不均，进而使得轴承损坏，拆下后观察，轴承的内圈和外圈磨损严重，内套圈回火软化后硬度降低到HRC45-50，为此，提出一种轴承圈ADI材料工艺。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种轴承圈ADI材料工艺。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种轴承圈ADI材料工艺，包括以下步骤：
步骤一：将固态铁放入熔化炉中，高温燃烧后取铁水5-15份置于结晶器的内部，在室温条件下，用垂直连续铸造的方法不断从结晶器的另一端拉出，得到球铁型材；
步骤二：正火，取两个球铁型材置于炉体中，对球铁型材进行加热，加热时间为5-7min，加热温度为800-920℃；
步骤三：冷却，加热完成后将球铁型材在炉体内部保温0.5-0.8h，取出后在室温条件下自然冷却；
步骤四：粗加工，将两个球铁型材分别固定在车床上，车刀转速1500-2000r/min，进而对球铁型材进行粗加工，主要是将工件表面的剩余材料切削掉，对表面要求不高，能够得到轴承内圈和外圈的半成品；
步骤五：等温淬火，将粗加工完成的型材置于保温箱的内部，箱内温度850-900℃，保温时间30-50min，将加热完成的型材置于温度在250-270℃的硝酸盐溶液中，放置时间为30-50min；
步骤六：精加工，根据需要，将淬火完成的型材置于数控车床上进行精加工，最终得到ADI材料的轴承圈。
作为本技术方案的进一步优选的：在步骤一中，球铁型材作为内外套圈的坯材，外套圈型材外径和内径为50-54mm和42-46mm，内套圈为直径43-47mm的连续棒材。
作为本技术方案的进一步优选的：在步骤二中，炉体的加热方式为电加热，炉体的内部设有导热性好的承载台，球铁型材置于承载台的表面。
作为本技术方案的进一步优选的：在步骤三中，保温后使用坩埚钳将球铁型材取出，利用工具将球铁型材表面的浮起的物体进行清理，直至球铁型材冷却至室温。
作为本技术方案的进一步优选的：在步骤四和步骤五中，车床粗加工和硝酸盐浴时需做好个人防护，硝酸盐浴时浴槽底部加热的炉子应缓慢进行加热。
作为本技术方案的进一步优选的：在步骤五中，取3-9份的硝酸钾和3-9份的硝酸钠配制成为硝酸盐，硝酸盐在220-240℃融化为硝酸盐溶液，向硝酸盐溶液中添加水4-10份，进而加快球铁型材冷却的速度。
作为本技术方案的进一步优选的：在步骤五中，向硝酸盐中添加水后，需要使用搅拌器对溶液进行搅拌，搅拌速度为120-180r/min。
作为本技术方案的进一步优选的：在步骤一中，连续铸造型材中的石墨球均为共晶石墨球，体积小且圆整。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种轴承圈ADI材料工艺，具备以下有益效果：
通过垂直连续铸造的方法得到球铁型材，进而使得球铁型材中含有共晶成分，在正火、冷却和等温淬火的条件下，共晶石墨球与基体之间产生高碳凝聚体和机械混合物的过渡层，在后续使用过程中，各组织之间摩擦生热，建立以石墨球为中心的高温温度场，在温度场内材料实现回火，进而增加了材料的疲劳强度，提高了轴承圈的耐磨性，使得滚珠表面受力均匀，进而不仅避免了轴承损坏，还避免了轴承的间隙增大，使得轴承内圈、滚珠和外圈之间产生的噪音减小。
附图说明
图1为本发明的流程步骤图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种轴承圈ADI材料工艺，包括以下步骤：
步骤一：将固态铁放入熔化炉中，高温燃烧后取铁水5份置于结晶器的内部，在室温条件下，用垂直连续铸造的方法不断从结晶器的另一端拉出，得到球铁型材；
步骤二：正火，取两个球铁型材置于炉体中，对球铁型材进行加热，加热时间为5min，加热温度为800℃；
步骤三：冷却，加热完成后将球铁型材在炉体内部保温0.5h，取出后在室温条件下自然冷却；
步骤四：粗加工，将两个球铁型材分别固定在车床上，车刀转速1500r/min，进而对球铁型材进行粗加工，主要是将工件表面的剩余材料切削掉，对表面要求不高，能够得到轴承内圈和外圈的半成品；
步骤五：等温淬火，将粗加工完成的型材置于保温箱的内部，箱内温度850℃，保温时间30min，将加热完成的型材置于温度在250℃的硝酸盐溶液中，放置时间为30min；
步骤六：精加工，根据需要，将淬火完成的型材置于数控车床上进行精加工，最终得到ADI材料的轴承圈。
本实施例中，具体的：在步骤一中，球铁型材作为内外套圈的坯材，外套圈型材外径和内径为50mm和42mm，内套圈为直径43mm的连续棒材；设置外套圈型材的外径和内径，内套圈的直径，可以为后续加工过程中，工件的自然损失留足空间，便于后期进行粗加工。
本实施例中，具体的：在步骤二中，炉体的加热方式为电加热，炉体的内部设有导热性好的承载台，球铁型材置于承载台的表面；电加热的方式不仅速度快，而且温度好控制，无污染，导热性好的承载台可以使得工件表面受热均匀。
本实施例中，具体的：在步骤三中，保温后使用坩埚钳将球铁型材取出，利用工具将球铁型材表面的浮起的物体进行清理，直至球铁型材冷却至室温；坩埚钳的材料为陶瓷，使得坩埚钳可以避免高温的球铁型材与工具之间导热，将浮起的物体清理，便于后期对球铁型材的加工。
本实施例中，具体的：在步骤四和步骤五中，车床粗加工和硝酸盐浴时需做好个人防护，硝酸盐浴时浴槽底部加热的炉子应缓慢进行加热；车床进行加工时，会产生高温且锋利的铁屑，熔融的硝酸容易着火和飞溅，做好安全防护，可以避免危险的发生，槽底部加热的炉子会使得盐浴底部体积膨胀，进而使得容器上层盐浴爆炸，进而威胁工人的身体健康，所以炉子应缓慢加热。
本实施例中，具体的：在步骤五中，取3份的硝酸钾和3份的硝酸钠配制成为硝酸盐，硝酸盐在220℃融化为硝酸盐溶液，向硝酸盐溶液中添加水4份，进而加快球铁型材冷却的速度；硝酸钾和硝酸钠的价格低廉，进而降低了工厂成本，添加水不仅加快冷却速度，而且扩大了最大冷却速度的温度范围。
本实施例中，具体的：在步骤五中，向硝酸盐中添加水后，需要使用搅拌器对溶液进行搅拌，搅拌速度为120r/min；静止时熔盐浴水分的消失比搅拌时快，所以生产中用搅拌器进行连续搅拌，
本实施例中，具体的：在步骤一中，连续铸造型材中的石墨球均为共晶石墨球，体积小且圆整；体积小的石墨球，其外围铁水会因吸热量多，放热量少，而温度超高，快速凝结成一层机械混合物，进而增加工件的耐磨性能。
实施例二
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种轴承圈ADI材料工艺，包括以下步骤：
步骤一：将固态铁放入熔化炉中，高温燃烧后取铁水10份置于结晶器的内部，在室温条件下，用垂直连续铸造的方法不断从结晶器的另一端拉出，得到球铁型材；
步骤二：正火，取两个球铁型材置于炉体中，对球铁型材进行加热，加热时间为6min，加热温度为860℃；
步骤三：冷却，加热完成后将球铁型材在炉体内部保温0.65h，取出后在室温条件下自然冷却；
步骤四：粗加工，将两个球铁型材分别固定在车床上，车刀转速1750r/min，进而对球铁型材进行粗加工，主要是将工件表面的剩余材料切削掉，对表面要求不高，能够得到轴承内圈和外圈的半成品；
步骤五：等温淬火，将粗加工完成的型材置于保温箱的内部，箱内温度875℃，保温时间40min，将加热完成的型材置于温度在260℃的硝酸盐溶液中，放置时间为40min；
步骤六：精加工，根据需要，将淬火完成的型材置于数控车床上进行精加工，最终得到ADI材料的轴承圈。
本实施例中，具体的：在步骤一中，球铁型材作为内外套圈的坯材，外套圈型材外径和内径为52mm和44mm，内套圈为直径45mm的连续棒材；设置外套圈型材的外径和内径，内套圈的直径，可以为后续加工过程中，工件的自然损失留足空间，便于后期进行粗加工。
本实施例中，具体的：在步骤二中，炉体的加热方式为电加热，炉体的内部设有导热性好的承载台，球铁型材置于承载台的表面；电加热的方式不仅速度快，而且温度好控制，无污染，导热性好的承载台可以使得工件表面受热均匀。
本实施例中，具体的：在步骤三中，保温后使用坩埚钳将球铁型材取出，利用工具将球铁型材表面的浮起的物体进行清理，直至球铁型材冷却至室温；坩埚钳的材料为陶瓷，使得坩埚钳可以避免高温的球铁型材与工具之间导热，将浮起的物体清理，便于后期对球铁型材的加工。
本实施例中，具体的：在步骤四和步骤五中，车床粗加工和硝酸盐浴时需做好个人防护，硝酸盐浴时浴槽底部加热的炉子应缓慢进行加热；车床进行加工时，会产生高温且锋利的铁屑，熔融的硝酸容易着火和飞溅，做好安全防护，可以避免危险的发生，槽底部加热的炉子会使得盐浴底部体积膨胀，进而使得容器上层盐浴爆炸，进而威胁工人的身体健康，所以炉子应缓慢加热。
本实施例中，具体的：在步骤五中，取6份的硝酸钾和6份的硝酸钠配制成为硝酸盐，硝酸盐在230℃融化为硝酸盐溶液，向硝酸盐溶液中添加水7份，进而加快球铁型材冷却的速度；硝酸钾和硝酸钠的价格低廉，进而降低了工厂成本，添加水不仅加快冷却速度，而且扩大了最大冷却速度的温度范围。
本实施例中，具体的：在步骤五中，向硝酸盐中添加水后，需要使用搅拌器对溶液进行搅拌，搅拌速度为150r/min；静止时熔盐浴水分的消失比搅拌时快，所以生产中用搅拌器进行连续搅拌，
本实施例中，具体的：在步骤一中，连续铸造型材中的石墨球均为共晶石墨球，体积小且圆整；体积小的石墨球，其外围铁水会因吸热量多，放热量少，而温度超高，快速凝结成一层机械混合物，进而增加工件的耐磨性能。
实施例三
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种轴承圈ADI材料工艺，包括以下步骤：
步骤一：将固态铁放入熔化炉中，高温燃烧后取铁水15份置于结晶器的内部，在室温条件下，用垂直连续铸造的方法不断从结晶器的另一端拉出，得到球铁型材；
步骤二：正火，取两个球铁型材置于炉体中，对球铁型材进行加热，加热时间为7min，加热温度为920℃；
步骤三：冷却，加热完成后将球铁型材在炉体内部保温0.8h，取出后在室温条件下自然冷却；
步骤四：粗加工，将两个球铁型材分别固定在车床上，车刀转速2000r/min，进而对球铁型材进行粗加工，主要是将工件表面的剩余材料切削掉，对表面要求不高，能够得到轴承内圈和外圈的半成品；
步骤五：等温淬火，将粗加工完成的型材置于保温箱的内部，箱内温度900℃，保温时间50min，将加热完成的型材置于温度在270℃的硝酸盐溶液中，放置时间为50min；
步骤六：精加工，根据需要，将淬火完成的型材置于数控车床上进行精加工，最终得到ADI材料的轴承圈。
本实施例中，具体的：在步骤一中，球铁型材作为内外套圈的坯材，外套圈型材外径和内径为54mm和46mm，内套圈为直径47mm的连续棒材；设置外套圈型材的外径和内径，内套圈的直径，可以为后续加工过程中，工件的自然损失留足空间，便于后期进行粗加工。
本实施例中，具体的：在步骤二中，炉体的加热方式为电加热，炉体的内部设有导热性好的承载台，球铁型材置于承载台的表面；电加热的方式不仅速度快，而且温度好控制，无污染，导热性好的承载台可以使得工件表面受热均匀。
本实施例中，具体的：在步骤三中，保温后使用坩埚钳将球铁型材取出，利用工具将球铁型材表面的浮起的物体进行清理，直至球铁型材冷却至室温；坩埚钳的材料为陶瓷，使得坩埚钳可以避免高温的球铁型材与工具之间导热，将浮起的物体清理，便于后期对球铁型材的加工。
本实施例中，具体的：在步骤四和步骤五中，车床粗加工和硝酸盐浴时需做好个人防护，硝酸盐浴时浴槽底部加热的炉子应缓慢进行加热；车床进行加工时，会产生高温且锋利的铁屑，熔融的硝酸容易着火和飞溅，做好安全防护，可以避免危险的发生，槽底部加热的炉子会使得盐浴底部体积膨胀，进而使得容器上层盐浴爆炸，进而威胁工人的身体健康，所以炉子应缓慢加热。
本实施例中，具体的：在步骤五中，取9份的硝酸钾和9份的硝酸钠配制成为硝酸盐，硝酸盐在240℃融化为硝酸盐溶液，向硝酸盐溶液中添加水10份，进而加快球铁型材冷却的速度；硝酸钾和硝酸钠的价格低廉，进而降低了工厂成本，添加水不仅加快冷却速度，而且扩大了最大冷却速度的温度范围。
本实施例中，具体的：在步骤五中，向硝酸盐中添加水后，需要使用搅拌器对溶液进行搅拌，搅拌速度为180r/min；静止时熔盐浴水分的消失比搅拌时快，所以生产中用搅拌器进行连续搅拌，
本实施例中，具体的：在步骤一中，连续铸造型材中的石墨球均为共晶石墨球，体积小且圆整；体积小的石墨球，其外围铁水会因吸热量多，放热量少，而温度超高，快速凝结成一层机械混合物，进而增加工件的耐磨性能。
综上，该一种轴承圈ADI材料工艺的工作原理和工作过程为，在使用时，本发明通过获取球铁型材、正火、冷却、粗加工、等温淬火和精加工六个步骤的设置，通过垂直连续铸造的方式使得获得的型材中含有均匀的石墨球，金属材料在使用时发生弹性形变的过程，实际上是一个疲劳的过程，石墨球所在区域相当于一个个的孔洞，孔洞发生形变，进而产生热量，石墨球周围形成一个高温温度场，高温温度场抑制了裂纹的产生，进而不仅提高了轴承圈的耐磨性，还避免了轴承在使用时发出噪音，最终增加了轴承的使用寿命。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种轴承圈ADI材料工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将固态铁放入熔化炉中，高温燃烧后取铁水5-15份置于结晶器的内部，在室温条件下，用垂直连续铸造的方法不断从结晶器的另一端拉出，得到球铁型材；
步骤二：正火，取两个球铁型材置于炉体中，对球铁型材进行加热，加热时间为5-7min，加热温度为800-920℃；
步骤三：冷却，加热完成后将球铁型材在炉体内部保温0.5-0.8h，取出后在室温条件下自然冷却；
步骤四：粗加工，将两个球铁型材分别固定在车床上，车刀转速1500-2000r/min，进而对球铁型材进行粗加工，主要是将工件表面的剩余材料切削掉，对表面要求不高，能够得到轴承内圈和外圈的半成品；
步骤五：等温淬火，将粗加工完成的型材置于保温箱的内部，箱内温度850-900℃，保温时间30-50min，将加热完成的型材置于温度在250-270℃的硝酸盐溶液中，放置时间为30-50min；
步骤六：精加工，根据需要，将淬火完成的型材置于数控车床上进行精加工，最终得到ADI材料的轴承圈。
2.根据权利要求1所述的一种轴承圈ADI材料工艺，其特征在于：在步骤一中，球铁型材作为内外套圈的坯材，外套圈型材外径和内径为50-54mm和42-46mm，内套圈为直径43-47mm的连续棒材。
3.根据权利要求1所述的一种轴承圈ADI材料工艺，其特征在于：在步骤二中，炉体的加热方式为电加热，炉体的内部设有导热性好的承载台，球铁型材置于承载台的表面。
4.根据权利要求1所述的一种轴承圈ADI材料工艺，其特征在于：在步骤三中，保温后使用坩埚钳将球铁型材取出，利用工具将球铁型材表面的浮起的物体进行清理，直至球铁型材冷却至室温。
5.根据权利要求1所述的一种轴承圈ADI材料工艺，其特征在于：在步骤四和步骤五中，车床粗加工和硝酸盐浴时需做好个人防护，硝酸盐浴时浴槽底部加热的炉子应缓慢进行加热。
6.根据权利要求1所述的一种轴承圈ADI材料工艺，其特征在于：在步骤五中，取3-9份的硝酸钾和3-9份的硝酸钠配制成为硝酸盐，硝酸盐在220-240℃融化为硝酸盐溶液，向硝酸盐溶液中添加水4-10份，进而加快球铁型材冷却的速度。
7.根据权利要求1所述的一种轴承圈ADI材料工艺，其特征在于：在步骤五中，向硝酸盐中添加水后，需要使用搅拌器对溶液进行搅拌，搅拌速度为120-180r/min。
8.根据权利要求1所述的一种轴承圈ADI材料工艺，其特征在于：在步骤一中，连续铸造型材中的石墨球均为共晶石墨球，体积小且圆整。
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