軸承制造技術(shù)——鋼球的加工

鋼球作為滾動軸承的關(guān)鍵零件，在軸承中起承載和傳遞載荷與運(yùn)動的作用，對軸承的壽命和振動噪聲有較大的影響。

鋼球表面上的任何一點(diǎn)都是承受載荷的工作面，承受周期不定的變載荷，接觸面積小，接觸應(yīng)力大，鋼球受力條件比較惡劣，極易產(chǎn)生疲勞破壞。鋼球整個(gè)表面既是加工面又是支承面，因此鋼球加工技術(shù)也是機(jī)械行業(yè)中非常獨(dú)特、專業(yè)化的，對原材料、工藝技術(shù)、加工裝備、工裝磨具、研磨液等要求非常高。

目前，國內(nèi)鋼球工藝技術(shù)水平、裝備水平、質(zhì)量控制水平以及工裝磨具水平都已達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平，管理更趨精細(xì)和完善，規(guī)模化生產(chǎn)和經(jīng)營凸現(xiàn)，生產(chǎn)總量不斷擴(kuò)大。鋼球質(zhì)量水平: 批量生產(chǎn)公差等級G5，規(guī)格材料齊全，單粒振動達(dá)到26 dB，壽命K值達(dá)到(基本額定壽命試驗(yàn)值 L_10t 與基本額定壽命L₁₀之比) 達(dá)到12以上。

1）加工工藝過程

2種主要加工工藝方法：

2）原材料

GCr15線材由于價(jià)位適中，熱處理容易，應(yīng)用最為廣泛，約占85%以上。其他，如應(yīng)用在與耐久性相比更重視耐蝕性的場合，采用不銹鋼鋼球；飛機(jī)等特殊用途，要求使用優(yōu)于GCr15耐熱性的高速工具鋼（鎢系鋼）及耐熱鋼（M50）等，特殊用途的鋼球通常由于實(shí)施復(fù)雜的熱處理工藝（如高溫淬火、多次回火、冷處理等）材料成本更高，加工成本也較高。

4）質(zhì)量控制方法

國內(nèi)鋼球質(zhì)量控制已經(jīng)形成了一整套的方法，質(zhì)量指標(biāo)和方法主要為：原材料質(zhì)量、尺寸及尺寸精度、熱處理硬度及金相組織、表面缺陷。隨著鋼球加工工藝及加工裝備的完善，各鋼球制造企業(yè)在尺寸及尺寸精度、熱處理硬度等方面基本都能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。還需要引起重視的問題：1.原材料質(zhì)量控制和根據(jù)鋼球用途進(jìn)行材料選擇；2.鋼球尺寸穩(wěn)定性檢測與控制；3.鋼球表面強(qiáng)化、表面應(yīng)力控制；4.鋼球表面形貌的檢測與控制；5.鋼球表面波紋度監(jiān)測和控制；6.鋼球出貨質(zhì)量確認(rèn)；7.鋼球接觸疲勞壽命試驗(yàn)與控制。

5）接觸疲勞失效

滾動疲勞的機(jī)理大致分為內(nèi)部起源型剝落與表面起源型剝落兩類。內(nèi)部起源型剝落主要是由于滾動接觸表面下的非金屬夾雜物成為起源引起的剝落，需要通過提高原材料純凈度來應(yīng)對。表面起源型剝落與滾動軸承的使用環(huán)境、潤滑狀態(tài)，以及滾動接觸滾動面上表面狀態(tài)(表面粗糙度及滾動面上的傷痕)等直接相關(guān)，其比內(nèi)部起源型剝落的壽命短，軸承損壞的占比更大。表面起源型剝落的應(yīng)對策略，如對GCr15鋼球表面實(shí)施碳氮共滲處理，由于碳氮共滲處理成本偏高，更重要的技術(shù)是運(yùn)用普通的整體淬火提高鋼球的表面硬度，使壓痕難以形成，提高存在異物環(huán)境下的耐久性。