CN114406612B - G20级316l精密不锈钢软球的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种G20级316L精密不锈钢软球的制备方法，包括如下步骤：球坯成型、光球加工、清洗烫干、一次精研、二次精研、三次精研和抛光清洗；所述三次精研步骤中，采用钢球研球机进行精研，该钢球研磨机上磨板采用铸铁合金板，下磨板采用低硬度精研板，采用单沟循环研磨法，球与球之间采用尼龙球间隔，低速运转，研磨剂采用Cr₂O₃≥99.5％的研磨膏，球直径变动量V_DWS控制在+0.4～0.5um；三次精研加工后抛光清洗，得到G20级精密316L不锈钢软球；本申请通过采用单沟循环研磨法，在球与球之间采用尼龙球间隔，可防止在精研过程中碰撞划伤软球，提高软球成型质量。

Description

G20级316L精密不锈钢软球的制备方法

技术领域

本发明涉及不锈钢软球技术领域，具体涉及一种G20级316L精密不锈钢软球的制备方法。

背景技术

G20级精密不锈钢软球，材质为：316L不锈钢，为奥氏体型不锈钢，美国牌号，对应中国材料新牌号：022Cr17Ni12Mo2，主要化学成分含量：C≤0.03，Si≤1.0，Mn≤2.00，P≤0.045，S≤0.030，Ni:10.0-14.0，Cr:16.0-18.0，Mo:2.0-3.0。产品硬度≤HRC25～39。316L不锈钢球因具有良好的耐氯化物侵蚀的性能、耐海洋和侵蚀性工业大气的侵蚀、良好的耐氧化性能以及良好的耐热性，通常用于特殊行业如医疗器械、化工、航空、航天、阀门、家用电器以及海洋环境。

正是因为钢球硬度低这一特性，导致此产品在加工过程中，稍不小心，就极易产生划伤、碰伤、垫伤，产生凹坑，很难以成型，加工难度高。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种G20级316L精密不锈钢软球的制备方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种G20级316L精密不锈钢软球的制备方法，包括如下步骤：球坯成型、光球加工、清洗烫干、一次精研、二次精研、三次精研和抛光清洗；

所述三次精研步骤中，采用钢球研球机进行精研，该钢球研磨机上磨板采用铸铁合金板，下磨板采用低硬度精研板，采用单沟循环研磨法，球与球之间采用尼龙球间隔，低速运转，研磨剂采用Cr₂O₃≥99.5％的研磨膏，球直径变动量V_DWS控制在+0.4～0.5um；三次精研加工后抛光清洗，得到G20级精密316L不锈钢软球。

进一步，所述球坯成型步骤，具体为：将316L不锈钢棒材，经切料段后加热至830℃，并冲压加工成钢球毛坯。

进一步，所述球坯成型步骤中，采用H13热冲模具冲压加工成钢球毛坯，该H13热冲模具的球窝为无环带球形球。

进一步，所述光球加工步骤中，采用钢球光球机进行光球处理，在处理过程中，添加水剂光球循环液，并采用低→高→低的频率变频调节待料盘的转速。

进一步，所述清洗烫干步骤中，采用Z125抛光机进行抛光清洗，清洗过程中，新增变频调速控制，速度须采用低速运转，转速须控制在30～35r/min。

进一步，所述一次精研步骤中，采用钢球研球机进行精研，该钢球研球机上磨板采用铸铁合金板，下磨板采用砂轮研磨板，研磨剂采用C15-C18烷烃类混合物，加工留量控制在+0.070～0.080mm。

进一步，所述二次精研步骤中，采用钢球研球机进行精研，该钢球研球机上磨板采用铸铁合金板，下磨板采用树脂砂轮板，研磨剂采用专用循环精研液，加工留量控制在+0.020～0.025mm；精研后进行一遍手工清洗，以清除表面杂质；

所述的专用循环精研液包括油酸、三乙醇胺、聚乙二醇、二乙二醇、乳化剂105、磷酸三钠与硼砂，油酸、三乙醇胺、聚乙二醇、二乙二醇、乳化剂105、磷酸三钠与硼砂的重量比为：(1.5-2.5)：(1-2)：(1-2)：(3-4)：(1-2)：(0.5-0.7)：(0.3-0.5)。

进一步，所述专用循环精研液包括油酸、三乙醇胺、聚乙二醇、二乙二醇、净洗剂105、磷酸三钠、硼砂的重量比为：2：1.5：1.5：3.5：1：0.5：0.5。

进一步，所述抛光清洗步骤中，以5～6Kg为一次装量，低速运转，转速控制在8～10r/min，先加入清洗剂清洗后，再加入抛光剂进行抛光增亮，最后再进行一次手工清洗，并手工出桶。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

本申请一种G20级316L精密不锈钢软球的制备方法，包括如下步骤：

S1、球坯成型：将316L不锈钢棒材，经切料段后加热至830℃，并冲压加工成钢球毛坯。

具体的，将316L不锈钢棒材，带锯床下料，经切成料段后，置于厢式电阻炉内加热至830℃，加热后，送至J23-100可倾式压力机冲模内，经冲压加工成钢球毛坯。

其中，冲压模具采用H13热冲模具，其比传统的Cr12材质模具，热韧性、耐热性、耐冲击性、耐热疲劳性更胜一筹。同时，H13热冲模钢球毛坯球窝采用无环带“球形球”球窝工艺设计，相比现有的有环带球窝工艺设计技术，加工留量同比下降15％，使得后续加工效率提高，材料利用率提高10％以上，综合成本下降8％。

环带球球窝结构模具与球形球球窝结构模具实验对比数据如表1所示：

表1

S2、光球加工：将冲压加工的钢球毛坯，进行去除毛刺进行光球处理。

具体的，将钢球毛坯置于3M4980钢球光球机中进行光球处理，在光球机主机及待料盘电机中均增加了变频调速控制系统，实现了整机变频控制；在处理过程中，添加水剂光球循环液，并采用低→高→低的频率变频调节待料盘的转速；在加工过程中添加水剂光球循环液，既保证加工效率，又保证圆度及球面质量。

S3、清洗烫干：将步骤S2得到的钢球在Z125抛光机内进行清洗球面杂质。

清洗烫干用Z125抛光机进行，该抛光机新增变频调速控制，能够有效控制抛光桶转速，实现匀速运转，避免速度过高，造成产品间的碰伤；抛光机速度采用低速运转，转速控制在30～35r/min，以免速度过高，碰伤钢球表面。

S4、一次精研：将步骤S3清洗烫干后的钢球进行一次精研加工，以提高钢球表面质量及性能指标。

具体的，一次精研步骤中，采用3ML4780钢球研球机，其上磨板采用铸铁合金板，下磨板采用砂轮研磨板，研磨剂采用C15-C18烷烃类混合物，加工留量控制在+0.070mm～0.080mm。

S5、二次精研：将步骤S4一次精研加工后的钢球进二次精研加工，进一步提高钢球表面质量及性能指标。

具体的，二次精研步骤中，采用3ML4780钢球研球机，其上磨板采用铸铁合金板，下磨板采用树脂砂轮板(2000～3000目)，研磨剂采用专用循环精研液，加工留量控制在+0.020mm～0.025mm。完工后须进行一遍手工清洗，以清除表面杂质。

所述的专用循环精研液包括油酸、三乙醇胺、聚乙二醇、二乙二醇、乳化剂105、磷酸三钠与硼砂，油酸、三乙醇胺、聚乙二醇、二乙二醇、乳化剂105、磷酸三钠与硼砂的重量比为：(1.5-2.5)：(1-2)：(1-2)：(3-4)：(1-2)：(0.5-0.7)：(0.3-0.5)。

更具体的，油酸、三乙醇胺、聚乙二醇、二乙二醇、净洗剂105、磷酸三钠、硼砂的重量比为：2：1.5：1.5：3.5：1：0.5：0.5。

上述专用循环精研液配方成本比现有配方成本降低25％，该精研液附着能力更强，使得磨料更好的附着在钢球表面，从而加快了研磨速度，提高了研磨效率，缩短了研磨时间。

本申请磨液与现有磨液实验对比数据如表2所示：

表2

名称	加工量(mm)	工作时间(h)	装量(Kg)
				现有磨液	0.020～0.025	2.5	2
本申请磨液	0.020～0.025	2	2

采用上述配比制作而成的专用循环精研液进行二次精研，更加环保、经济，进一步降低了生产成本，提高了精研效率和钢球质量，提高了钢球的磨削速度15％以上，缩短了研磨时间1/4，降低了设备电耗8％。

S6、三次精研：将步骤S5二次精研后的钢球进行三次精研加工，使钢球表面质量及性能指标达到GB/T308.1-2013G20级标准。

具体的，采用3ML4780钢球研球机，其上磨板采用铸铁合金板，下磨板采用低硬度精研板，采用单沟循环研磨法，球与球之间采用尼龙球间隔，以防碰撞划伤，提高软球成型质量；低速运转，转速须控制在10～15r/min，研磨剂采用Cr₂O₃≥99.5％的研磨膏，球直径变动量V_DWS控制在+0.4um～0.5um，达到G20级标准；三次精研加工后抛光清洗，得到G20级精密316L不锈钢软球。

S7、抛光清洗：将步骤S6三次精研后的钢球进行一次抛光并清洗，得到G20级精密316L不锈钢软球。

具体的，抛光清洗步骤中，采用小批量，一般以5～6Kg为一次装量，须低速运转，转速须控制在8～10r/min，先加入清洗剂清洗后，再加入抛光剂进行抛光增亮。最后再进行一次手工清洗，并手工出桶，避免碰撞，操作时须注意穿戴防护手套。

将采用本申请方法制备而成的软球送检，检测结果如下：

成品检测表

由上述检测结果所知，采用本申请方法制备而得的G20级高精度软球，达到了直径变动量V_DWS最大不超过0.5um，表面粗糙度Ra不大于0.032um的技术指标；本申请方法，减少了软球在加工过程中被划伤、碰伤和垫伤，并减少了凹坑的产生，软球成型质量好，并且能够满足直径变动量及误差要求。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、系统和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、系统、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、系统、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (5)

1.一种G20级316L精密不锈钢软球的制备方法，包括如下步骤：球坯成型、光球加工、清洗烫干、一次精研、二次精研、三次精研和抛光清洗；其特征在于，

所述球坯成型步骤中，采用H13热冲模具冲压加工成钢球毛坯，该H13热冲模具的球窝为无环带球形球；

所述二次精研步骤中，采用钢球研球机进行精研，该钢球研球机上磨板采用铸铁合金板，下磨板采用树脂砂轮板，研磨剂采用专用循环精研液，加工留量控制在+0.020～0.025mm；精研后进行一遍手工清洗，以清除表面杂质；

所述的专用循环精研液包括油酸、三乙醇胺、聚乙二醇、二乙二醇、乳化剂105、磷酸三钠与硼砂，油酸、三乙醇胺、聚乙二醇、二乙二醇、乳化剂105、磷酸三钠与硼砂的重量比为：(1.5-2.5)：(1-2)：(1-2)：(3-4)：(1-2)：(0.5-0.7)：(0.3-0.5)；

所述三次精研步骤中，采用钢球研球机进行精研，该钢球研球机上磨板采用铸铁合金板，下磨板采用低硬度精研板，采用单沟循环研磨法，球与球之间采用尼龙球间隔，低速运转，研磨剂采用Cr₂O₃≥99.5％的研磨膏，球直径变动量V_DWS控制在+0.4～0.5um；三次精研加工后抛光清洗，得到G20级精密316L不锈钢软球；

所述光球加工步骤中，采用钢球光球机进行光球处理，在处理过程中，添加水剂光球循环液，并采用低→高→低的频率变频调节待料盘的转速；

所述清洗烫干步骤中，采用Z125抛光机进行抛光清洗，清洗过程中，新增变频调速控制，速度须采用低速运转，转速须控制在30～35r/min。

2.根据权利要求1所述的G20级316L精密不锈钢软球的制备方法，其特征在于，所述球坯成型步骤，具体为：将316L不锈钢棒材，经切料段后加热至830℃，并冲压加工成钢球毛坯。

3.根据权利要求1所述的G20级316L精密不锈钢软球的制备方法，其特征在于，所述一次精研步骤中，采用钢球研球机进行精研，该钢球研球机上磨板采用铸铁合金板，下磨板采用砂轮研磨板，研磨剂采用C15-C18烷烃类混合物，加工留量控制在+0.070～0.080mm。

4.根据权利要求1所述的G20级316L精密不锈钢软球的制备方法，其特征在于，所述专用循环精研液包括油酸、三乙醇胺、聚乙二醇、二乙二醇、净洗剂105、磷酸三钠、硼砂的重量比为：2：1.5：1.5：3.5：1：0.5：0.5。

5.根据权利要求1所述的G20级316L精密不锈钢软球的制备方法，其特征在于，所述抛光清洗步骤中，以5～6Kg为一次装量，低速运转，转速控制在8～10r/min，先加入清洗剂清洗后，再加入抛光剂进行抛光增亮，最后再进行一次手工清洗，并手工出桶。