高速精密轴承钢球制造工艺

摘要

本发明的一种高速精密轴承钢球制造工艺，选用材料为模注GCr15真空脱气精炼轴承钢，将上述原材料经过球坯成型、光球、热处理、磨球、表面强化、初研、探伤、精研、超精研、清洗、最后防锈包装成成品；所述球坯成型包括原材料轻拉、自动切料并冷墩成型两道程序，其特征在于：所述球坯成型工艺中成型前对原材料进行的轻拉处理，将材料直径轻拉缩小0.2～0.3mm然后进行冷墩；在所述冷镦工序中将原材料的压缩比控制在1.9～2.5之间，成型出的球坯呈无环带或微小环带状态，而且没有明显的两极柱。优点在于：该工艺能生产出精度高、噪音小、质量稳定、无表面缺陷高速高精密轴承钢球。

权利要求

1.一种高速精密轴承钢球制造工艺，选用材料为模注GCr15真空脱气精炼轴承钢，将上述原材料经过球坯成型、光球、热处理、磨球、表面强化、初研、探伤、精研、超精研、清洗、最后防锈包装成成品；所述球坯成型包括原材料轻拉、自动切料并冷墩成型两道程序，其特征在于：所述球坯成型工艺中成型前对原材料进行的轻拉处理，将材料直径轻拉缩小

0.2～0.3mm然后进行冷墩；在所述冷镦工序中将原材料的压缩比控制在1.9～2.5之间，成型出的球坯呈无环带或微小环带状态，而且没有明显的两极柱。

说明书

高速精密轴承钢球制造工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及一种钢球的制作工艺，具体涉及一种采用金属为材质，对原材料进行球坯成型、光球、热处理、磨球、表面强化、初研、探伤、精研、超精研、清洗、最后防锈包装成成品的工序处理制得高速精密轴承钢球制造工艺。

背景技术

[0002] 目前市场上的高速精密轴承钢球由于使用的材质及普通制作工艺，出现了钢球精度低、噪音大、质量不稳定、且由于没有表面强化工艺的应用，表面存在缺陷，严重影响了钢球的合格率及产品使用寿命。

发明内容

[0003] 本发明的主要任务在于提供一种高速高精密轴承钢球制造工艺，具体涉及一种能生产出精度高、噪音小、质量稳定、无表面缺陷高速高精密轴承钢球的制造工艺。 [0004] 为了解决以上技术问题，本发明的一种高速精密轴承钢球制造工艺，选用材料为模注GCr15真空脱气精炼轴承钢，将上述原材料经过球坯成型、光球、热处理、磨球、表面强化、初研、探伤、精研、超精研、清洗、最后防锈包装成成品；所述球坯成型包括原材料轻拉、自动切料并冷墩成型两道程序，其特征在于：所述球坯成型工艺中成型前对原材料进行的轻拉处理，将材料直径轻拉缩小0.2～0.3mm然后进行冷墩；在所述冷镦工序中将原材料的压缩比控制在1.9～2.5之间，成型出的球坯呈无环带或微小环带状态，而且没有明显的两极柱。

[0005] 本发明的优点在于：钢球生产的原材料选择优质的模注GCr15轴承钢，按照优于国家标准的SAC TC 98.91-2006《滚动轴承优质和高级优质真空精炼GCr15圆钢》进行检验，确保原材料的稳定可靠，达到国际先进水平。

[0006] 在球坯成型工艺中，通过研究材料(轴承钢)高速压缩成形的规律，分析流动应力的特征和成形速度等参数对微观组织的影响规律。通过材料加工过程数值模拟与实验相结合的方法，研究不同模具、坯料形状、工序安排以及冷镦工艺参数等对钢球球坯的形状和内部组织的影响，优化钢球成型质量，提高其使用寿命，降低材料损耗。具体如下： [0007] 1.增加成型前轻拉新技术，使原材料直径缩小0.2～0.3mm，去除表面轻微缺陷，保证冲压前材料表面光洁，同时，统一材料尺寸、修正原先材料不圆度、校正材料弯曲现象，稳定冷镦成型压缩比，实现应变(变形)均匀化，这样有利于提高材料的塑性，改变应力状态，从而保证自动切料及冷镦过程的准确与稳定，避免裂纹的出现，为后序加工打好质量基础。

[0008] 2.运用材料流动应力变化参数，通过工艺实验和数据(实验)模拟手段，改进模具及工艺参数的设计，优化球坯成型形状，降低压缩比，减少冲压应力，并能降低材料损耗。 [0009] 3.球坯完全不同于传统的有环带球坯，而呈无环带或微小环带状态，而且两极柱缩小，从而减少光球、研磨和使用中对外漏金属纤维的影响，因为外漏纤维越多，被腐蚀和磨损的机会就越大。

具体实施方式

[0010] 本发明的高速精密轴承钢球制造工艺由将原材料经过球坯成型、光球、热处理、磨球、表面强化、初研、探伤、精研、超精研、清洗、 最后防锈包装成成品的工序构成，具体步骤如下：

[0011] 首先，优选原材料：钢球生产的原材料非常重要，本发明选择优质的模注GCr15真空脱气精炼轴承钢，确保原材料的稳定可靠。

[0012] 然后，对原材料进行球坯成型加工工序。所述球坯成型加工工序由轻拉、冷墩成型两步骤构成。本发明中的主要创新点就在于对这两个步骤进行了改进，从而达到通过从球坯的控制最终得到质量较稳定的钢球。

[0013] 在本球坯成型工序中，首先对原材料通过拉丝机进行轻拉处理。将前端修磨后的钢丝穿过拉丝模孔，再用拉丝夹夹紧，点动进行拉丝，在拉盘上卷绕约10圈后停机，拿出拉丝夹头，去钢丝前端修磨部分，将钢丝安装到冷镦机上。拉丝后材料直径缩小0.2～0.3mm，外圆度不大于0.025mm，表面应光滑、呈光亮的银灰色，表面无毛刺、开裂、剥皮、麻点、锈迹、划伤等缺陷存在。

[0014] 在处理好轻拉工序后，对原材料进行冷墩。采用全自动的高速冷镦机，首先通过进给装置自动进料，并自动剪切，然后自动镦压，在模具的作用下，发生冷塑变形，形成球坯。球坯直径偏差+0.10/-0.06mm，球坯表面无裂纹、毛刺、垫伤等缺陷存在。

[0015] 由上述球坯成型工艺制得的球坯，形状呈无环带或微小环带状态，而且不出现明显的两极柱，从而减少光球、研磨和使用中对外漏金属纤维的影响，因为外漏纤维越多，被腐蚀和磨损的机会就越大。

[0016] 上述球坯成型后，接下来便进行光球。光球工序如下：

[0017] 采用两个经淬火后的合金铸铁盘，一个合金铸铁盘为固定盘，另一个为转动盘，将钢球置于两盘之间，使钢球在固定盘与转动盘之间受1～4MPa的压力作用，磨去球坯两极和环带及部分留量，使球坯初成球形。该步骤中的光球加工为两次光球，第一次光球加工去除两极和环带以及原材料氧化皮，第二次光球为正常切削，这样能大大提高钢球表面质量和加工精度。

[0018] 光球完毕后，进行热处理工序，本发明的热处理采用“可控气氛热处理生产线”专用设备(型号：ZMZ802-05-RG3)，工艺为常用工艺，通过该设备对球体所适用的常规工艺进行参数的精确控制，得到控制残余奥氏体8～10％；提高产品硬度均匀性，控制在0.5HRC以内，优于国标50％以上；提高钢球耐压碎负荷，超过国标20～50％以上；显微组织控制在最佳状态，为马氏体2～3级。

[0019] 光球后进行磨球工序，磨球工序也为普通工序，即采用一个固定导向盘与一个转动砂轮盘在2.8～8MPa的压力作用下，使经淬、回火后的半成品钢球在两盘之间磨去部分留量(0.13～0.4mm)，改善表面质量，提高几何精度。

[0020] 接着进行表面强化工艺，该工艺运用高速撞击强化的原理，使钢球表面形成一层强化层，从而改善表面性能，通过强化工艺参数的调整，来控制强化层的深度及残余应力。 [0021] 强化工艺得到的残余压应力是为了改善钢球工作时的受力状态，使其在工作中尽