CN107504072A - 滚动轴承的制备方法 - Google Patents

滚动轴承的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107504072A
CN107504072A CN201710678759.9A CN201710678759A CN107504072A CN 107504072 A CN107504072 A CN 107504072A CN 201710678759 A CN201710678759 A CN 201710678759A CN 107504072 A CN107504072 A CN 107504072A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bearing
iron
retainer
cast
rolling bearing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710678759.9A
Other languages
English (en)
Inventor
张天贵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201710678759.9A priority Critical patent/CN107504072A/zh
Publication of CN107504072A publication Critical patent/CN107504072A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/66—Special parts or details in view of lubrication
    • F16C33/6696—Special parts or details in view of lubrication with solids as lubricant, e.g. dry coatings, powder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C21D1/19—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering by interrupted quenching
    • C21D1/20—Isothermal quenching, e.g. bainitic hardening
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D5/00—Heat treatments of cast-iron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/40—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rings; for bearing races
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C37/00—Cast-iron alloys
    • C22C37/04—Cast-iron alloys containing spheroidal graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C37/00—Cast-iron alloys
    • C22C37/06—Cast-iron alloys containing chromium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C37/00—Cast-iron alloys
    • C22C37/10—Cast-iron alloys containing aluminium or silicon
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/38—Ball cages
    • F16C33/44—Selection of substances
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/46—Cages for rollers or needles
    • F16C33/56—Selection of substances
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/62—Selection of substances
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/64—Special methods of manufacture
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/001—Austenite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/005—Ferrite
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2204/00—Metallic materials; Alloys
    • F16C2204/60—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • F16C2204/62—Low carbon steel, i.e. carbon content below 0.4 wt%
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2220/00—Shaping
    • F16C2220/02—Shaping by casting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2223/00—Surface treatments; Hardening; Coating
    • F16C2223/10—Hardening, e.g. carburizing, carbo-nitriding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

提供一种滚动轴承的制备方法，滚动轴承中的内外套圈和保持架，摒弃了轴承钢，而改用了球墨铸铁材料；并对其球墨铸铁管坯的制备，提出了一种新的铸造方法。对轴承套圈和保持架的材料选择、热加工工艺和硬度作了重大改变，旨在把滚动轴承和自润滑滑动轴承的优点结合起来，为冶金机械等装备制造业提供一种能长期工作在“转速较低、工作温度较高、难以经常加注润滑油脂、频繁受冲击”工况下的自润滑滚动轴承。

Description

滚动轴承的制备方法
技术领域
本发明属轴承制备技术领域，具体涉及一种滚动轴承的制备方法。此轴承适于使用在转速较低、工作温度较高但又难以经常加注润滑油脂、频繁受冲击的工况之下。
背景技术
轴承的作用是减少运转的轴与静止的轴座之间的相互摩擦，于是，对轴承予以润滑以减少摩擦阻力并延长其寿命成为轴承的永恒主题。人们先是发明了轴套和滑动轴承，后来又发明出自润滑的滑动轴承，但是滑动摩擦的摩擦阻力大，无法适用中、高速旋转的工况。滚动轴承的诞生解决了这一难题，从而获得了广泛的工业应用，成为最基础最关键的通用零部件。由于用量巨大，其质量性能和寿命至关重要，人们为此而研制出专门的钢种——轴承钢，并制定了各种通用的或者特殊的制造工艺规范。滚动摩擦的阻力大大低于滑动摩擦，这是滚动轴承优于滑动轴承的根本原因。然而滑动轴承可以采用自润滑方式，而滚动轴承却一直需要定期加注润滑油脂。在下述工况中，这种要求往往得不到满足：
1、在冶金机械等环境温度较高的场合，频繁地定期加注油脂显然十分繁琐。按照规范要求，滚动轴承定期加注油脂的间隔时间以运行温度70℃为基准，超过这一温度，加注时间间隔便需缩短，100℃时缩短至基准时长的1/4，120℃时缩短至基准时长的1/10；
2、有些轴承装在大型设备的心脏部位，为了润滑而拆装设备十分麻烦；
3、交通运输装备上的轴承，出厂后难以跟踪维护。
鉴于以上情况，事实上在设备维护管理比较松懈的企业，大量的滚动轴承是在干摩擦状况下运转，由此造成了轴承的早期报废和材料浪费。因此，多年来人们就产生了对滚动轴承自润滑的期盼，并作过多种努力，如发明了粉末冶金轴承。粉末冶金轴承材料的空隙中含油，起到了自润滑的作用，但是材料强度低，磨粒磨损严重，适用场合有限。等温淬火球墨铸铁(简称ADI) 的出现，为自润滑滚动轴承的制造带来了希望。但是传统铸造的球墨铸铁，基体组织较粗大，石墨状态(球化率、球墨数量)不佳，等温淬火后获得的“奥-铁组织”与石墨形态，虽然可以很好地满足一般的装备制造对材料强韧化综合性能的要求，但却无法用在滚动轴承上。原因是：
1、滚动轴承在正常使用前提下，失效破坏的主要原因是转动副之间的点接触疲劳损伤。球墨铸铁中存在的石墨虽然可贡献润滑效果，但是对于基体组织来说，其实就是一个个微小的孔洞和凹坑。如果石墨球不圆整，球径较大的话，这种孔洞和凹坑就会成为点接触疲劳裂纹的萌生点或启裂区，传统铸造所获得的石墨形态不佳，不足以避免成为接触疲劳的萌生点；
2、传统铸造方法所提供的铸件，免不了含有气孔、砂眼、夹渣和缩松缺陷，远不如锻造后的轴承钢毛坯致密；
3、传统铸造球墨铸铁的铸态组织较粗大，导致等温淬火时淬火保温时间和等温转变时间延长(分别为1.5和2小时以上)，热处理效率低，产品成本加大，所获得的组织性能也非最佳；
4、水平连续铸造的铸铁型材虽然实现了铸铁材料组织的细密化甚至达到零缺陷，但是这种方法难以拉制出空心型材，显然满足不了轴承套圈对材料毛坯形状的需要。
上述设计顾虑的存在，阻碍了人们把球墨铸铁材料用于制造自润滑滚动轴承的步伐，以致至今仍未有自润滑滚动轴承问世。
发明内容
本发明解决的技术问题：提供一种滚动轴承的制备方法，对轴承套圈和保持架的材料选择、热加工工艺和硬度作了重大改变，旨在把滚动轴承和自润滑滑动轴承的优点结合起来，为冶金机械等装备制造业提供一种能长期工作在“转速较低、工作温度较高、难以经常加注润滑油脂、频繁受冲击”工况下的自润滑滚动轴承。
本发明采用的技术方案：滚动轴承中的内外套圈和保持架，摒弃了轴承钢，而改用了球墨铸铁材料；并对其球墨铸铁管坯的制备，提出了一种新的铸造方法。详述如下：
1、此轴承的内套圈和外套圈均由球墨铸铁经过等温淬火后所得到的“奥铁组织”，即ADI(Austempered Ductile Iron)材料制成。套圈的材料成分相当于普通QT600-3、QT700-2等高强度连铸球墨铸铁，其成分组成为：C： 3.4-3.7，Si：2.3-2.7，Mn：0.2-0.7，Cr：0.1-0.3，Cu≤0.8，S≤0.05，P ≤0.05，Fe：余量。
2、此轴承保持架选用的球铁材料相当于QT350-22、QT400-18等高韧性连铸球墨铸铁，其成分组成为：C：3.1-3.4，Si：2.6-3.3，Mn＜0.2，S≤0.03， P≤0.03，Fe：余量。此材料在铸造后需要进行高温退火处理。
3、此轴承的内外套圈所要求的铸态和等温淬火金相组织极其细密。由于石墨球形状大小与铸件基体组织的好坏程度正相关，故其金相组织的状况可由石墨形态来表征。要求：石墨的球化率需接近或达到95％以上，石墨球的数量需达到300个/mm2以上。经等温淬火后的硬度在HRC55以上，冲击功在9J 以上。保持架的要求可以降低一些，但球化率也应在85％以上，石墨球密度在 200个/mm2以上，且应进行高温退火。
4、为了获得上述严苛的铸态组织和性能，不能沿用传统的铸造方法来制备球铁管坯，而必须采用本发明提出的方法来连续铸造。铸造方法是：
4.1砌筑如图1所示结构的连铸保温炉，其中的“L”型通道与结晶器一起构成“U”型通道，铁水从通道左端口连续注入，最后进入结晶器的圆柱形空间，开始进行从圆柱面向圆心的“向心式单向凝固”。
4.2结晶器正上方的一对滚轮夹持着其下端已***结晶器的引晶管，可以向上间歇式地缓慢拉拔。待结晶器中的铁水与引晶管凝为一体后，开始拉拔，在结晶器中凝固出一定厚度的管材被一步步拉出结晶器。调整拉拔速度，可保证所拉制的管子壁厚达到所要求的尺寸。
4.3当拉制到一定长度后，拉拔机构正上方的另一套随动机械机构及时截断管坯，并放置下来。而拉拔连铸机构仍不停地工作，实现了连续生产。
4.4铁水的熔化和成分配置、孕育和球化处理等工作，参考通行工艺进行。套圈和保持架的成分不相同，但都是球铁连铸管材，拉拔方法完全一样。
本发明与现有技术相比的优点：
1、本发明中的球铁组织，由强韧兼备的奥-铁组织和石墨球组成，正是这些密集分布的石墨球，为滚动轴承提供了源源不断的润滑剂；
2、圆整而细密分布的石墨球，既为轴承转动副的摩擦提供了润滑剂，又可避免点接触疲劳损伤。垂直连铸的球铁空心型材，球化率高达95％左右，经等温淬火后进一步提高了石墨的圆整度，降低了坑凹棱边尖角处疲劳启裂的几率；石墨球数多，达到300-700个/mm2，如此细密的石墨，其最大坑口面积，仅为国标中7级石墨球(200个/mm2，是传统铸造所能获得的最小石墨) 坑口面积的几十分之一，接近于轴承钢中的碳化物尺寸，也远远小于轴承中滚动体与套圈的瞬间接触面积，故不会成为疲劳裂纹源；
3、细密的等温淬火组织，使轴承内外套圈材料具有了良好的综合机械性能。内外套圈中20-40％的高碳奥氏体，在运行过程中，表层受滚动体的滚压后可转变为马氏体，进一步提高了硬度和耐磨性，连铸型材中铁素体中的硅含量较高，淬火后的硬度比正常铁素体的硬度高出2-3倍，有效提高了套圈的整体强度，奥氏体和铁素体组织有效阻止了疲劳裂纹的深入发展，共同提高了材料的冲击功，延长了轴承使用寿命；
4、保持架材料改用高韧性球铁，在其塑性相当于低碳钢材料的同时，其中的石墨球也可起到自润滑作用。
5、温升低，球铁材料的导热系数约为100以上，比钢的导热系数(50) 大了一倍，摩擦热可以很迅速地传导出来。另外，球铁材料的抗回火性能高于钢，在较高温环境中工作，硬度不会降低，再加之铸铁的导热性能好，可以将摩擦热迅速传导出来，使轴承温度降低。球铁材料所制轴承的温升较低，可以工作于不超过等温淬火介质的温度(～200℃)环境；
6、噪音低，球铁材料的吸震性大于钢，可以减少滚动轴承的噪音；
7、重量轻，同样体积下球铁材料的重量比钢轻10％；
8、与锻件毛坯相比，高速精密连铸的球铁空心型材的加工余量小，又无须球化退火，制造工艺简单。
附图说明
图1为拉制轴承套圈用的球铁连铸管坯的连续铸造原理示意图(连续铸造原理示意图)。
图2为国标GB/T9441-2009中最高级别的三种石墨球与连铸空心型材石墨球的金相组织对比图(铸造国标中6、7、8级石墨球大小密度与连铸石墨的比较)。
图3为GCr15钢淬火组织金相组织图(放大100倍)(轴承钢淬火组织)。
图4为本发明中球铁淬火组织(放大1000倍)(连铸球铁等温淬火组织)。
图5为本发明的轴承圈套半成品等温淬火工艺示意图(连铸球铁管材等温淬火工艺(内外套圈材料))。
图6为本发明的轴承保持架毛坯退火工艺示意图(连铸球铁管材退火工艺 (轴承保持架材料))。
本发明所述的球铁连续铸造空心管材，为等温淬火技术提供了最佳的铸铁材料。这种连续铸造的优势是：一是对相同壁厚管材的凝固过程而言，连续铸造的冷却速度是砂模铸造的几十倍，是离心铸造的4-5倍，比水平连铸的冷却速度也要快。强大的冷却速度提供了强大的相变动力和形核率，获得了极其细密的铸态组织，其晶粒或共晶团的体积是传统铸造的1/8-1/10；二是铁水需要流经“U”字形通道方能进入结晶器，空气、渣子和砂子等杂物在浇注口处漂浮其上，不会随比重较大的铁水一起进入结晶器，凝固结晶处的管壁中没有气孔、砂眼、夹渣缺陷；三是铁水在结晶器的圆柱形石墨套中实现由柱面向心部的单向定向凝固，没有缩松层，极其致密；四是与水平连铸相比，管材径向上的凝固过程不受地心引力的影响，故在管壁的同一等径层的周向上，化学成分和金相组织均匀一致，硬度误差小于1(HRC)，而水平连铸实心型材的等径层周向上的化学成分不太均匀，导致淬火后硬度误差有时大于3(HRC)。
在本发明中，轴承的内外套圈，其原坯材料取自于连续铸造的球墨铸铁空心型材，并经过了等温淬火处理，其金相为在“奥-铁组织”中嵌有细密的球状石墨。“奥-铁组织”中的富含碳原子与硅原子的纳米级尺寸的奥氏体和铁素体，为轴承套圈材料提供了良好的强韧性匹配，耐磨、耐冲击，20-40％的残余奥氏体既提高了耐疲劳性，又会诱发形***化而使套圈表面耐磨；石墨的球化率在95％左右，石墨球密度在300个/mm2以上，都达到了传统ADI组织难以企及的高度。球状石墨为滚动摩擦提供了自润滑、吸收振动与快速导热的效果，其高度细密分布的特点又避免了引发点状接触疲劳裂纹。轴承滚动体沿用传统轴承钢，但硬度与套圈相同或略高。轴承保持架用连续铸造并经退火的球铁空心型材(QT400-22)制造。与轴承钢相比，球铁材料的淬火硬度在HRC55左右，致使它难以应用在高转速轴承上。所以，本发明将自润滑滚动轴承的适用范围，限制在“转速较低、工作温度200℃以下又难以经常润滑、频繁受冲击”的范围之内。
上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。
具体实施方式
下面结合附图1-6描述本发明的实施例。
滚动轴承的材料制备和处理方法，包括下述步骤：
1)轴承内外圈套的管坯材料制备：使用中频感应电炉熔化铁水，铁水初始成分(％)为：C：3.4-3.7，Si：1.3-1.7(根据所需球铁牌号调整)，Mn： 0.2-0.7，Cr：0.1-0.3，Cu≤0.8，S≤0.05，P≤0.05，Fe：余量。
2)孕育和球化处理：使用球墨铸铁用硅铁孕育剂和镍镁、镍铜球化剂，使铁水的终硅量达到2.3-2.7％，镁残含量0.04％左右；操作中尽量避免稀土和钛的掺入以求获得最高球化率。
3)轴承保持架的管坯材料制备：使用中频感应电炉熔化铁水，铁水初始成分(％)为：C：3.1-3.4，Si：1.5-2.1(根据所需球铁牌号调整)，Mn＜0.2， S≤0.03，P≤0.03，Fe：余量。
4)孕育和球化处理：使用球墨铸铁用硅铁孕育剂和稀土镁球化剂，使铁水的终硅量达到2.3-2.7％，镁残含量0.04％左右。
5)在图1所示的特制连铸装备上，拉制球铁管材；球铁管材的内径比轴承内外套圈成品或保持架成品的内径小4-5mm，其外径比轴承内外套圈成品或保持架的外径大3-4mm。具体拉制过程包括下述步骤：
5.1)喷火预热保温炉U型通道，使其底部表面温度大于800℃；
5.2)用位于结晶器正上方的一对拉拔辊轮夹持住外径稍小于石墨套内径的钢管上端，并将钢管下端***石墨套到达结晶器中部位置；所述钢管下端内壁面上制有螺旋槽，以便铁水浸入后遇冷凝固与钢管成为一体；
5.3)熔化和配置出成分合适的铁水，1500℃左右出炉，倒入吊包，进行孕育处理，再倒入铁水浇注包中，液压缸工作使浇注包倾斜，将铁水逐渐注入保温炉的U型通道内；
5.4)当U型通道内的铁水液面高度稍高于结晶器中部位置并浸没钢管下端螺旋槽时停止浇注，根据需拉制的空心铸管直径确定预冷停顿时间，此时铁水在结晶器中自外向内开始凝固，预冷停顿时间结束后启动机械拉拔辊轮开始拉拔，且在拉拔开始后，由液压缸控制的铁水浇注包持续向U型通道内浇注铁水，使结晶器内液面始终保持在其中部以上高度；
5.5)当引晶用的钢管上升，其下端超过机械拉拔辊1-2米后，辊轮上方的切断机构工作，截断空心铸管，并卸取放置于地面；
5.6)根据被截断管材的壁厚状况，调整拉拔参数(如拉拔步距、拉拔间隙停顿时间、结晶器冷却水水压等)，使管壁厚度达到所要求的尺寸和内孔精度；
5.7)拉拔结束时，待铁水浇注包中的铁水全部倒出后，打开泻铁孔的塞子，泻出“U”型通道内全部铁水，同时关闭拉拔机电源。
5.8)待连铸保温炉温度降低到接近室温时，关闭结晶器的进水管。
6)在对轴承内外圈套车削加工后、磨削加工之前，进行等温淬火处理。具体说，将粗车后的内外圈套半成品加热至900-920℃，壁厚10mm以下的套圈，保温60min左右，壁厚10mm以上套圈，厚度每增加1mm，保温时间增加2min，保温时间足够后，迅速浸入200-230℃的等温介质槽中(如硝盐)，保持时间90-120min，出槽后空冷，随后转入清水槽中，冲洗盐巴；硝盐槽要足够大，并配有搅拌装置，以保证温度均匀。其余工序(精车、磨削和定性处理等)与通行工艺相同，此处不再赘述；
7)检验半成品套圈金相结构及硬度，其金相组织中的石墨球化率达到95％左右，石墨球数量在300个/mm2以上，基体组织中铁素体的硬度比正常铸造组织中铁素体的硬度高出一倍以上，硬度要求达到HRC55以上；
8)轴承保持架材料的制备：在对轴承保持架车削加工后、精加工之前，对半成品作760℃以上的退火处理；其余加工工艺与通行工艺相同，此处不再赘述；
9)检验半成品保持架金相结构，管材组织全为铁素体，球化率1-3级，石墨球200个/mm2以上；
10)轴承中滚珠和滚柱的硬度与内外套圈硬度相同，或只高出1-2度；滚动体的材料仍沿用轴承钢，加工工艺与通行工艺相同，此处不再赘述；
11)将上述内外圈套、滚珠和保护架按常规工艺装配即可。

Claims (6)

1.滚动轴承的制备方法，所述滚动轴承的材料选择，除滚珠、滚柱沿用轴承钢外，其余零件的特征在于：
1)此轴承的内套圈和外套圈均由球墨铸铁经过等温淬火后所得到的“奥铁组织”，即ADI材料制成，而非传统的轴承钢。套圈的材料成分相当于普通QT600-3、QT700-2等高强度连铸球墨铸铁，即C：3.4-3.7，Si：2.3-2.7，Mn：0.2-0.7，Cr：0.1-0.3，Cu≤0.8，S≤0.05，P≤0.05，Fe：余量。
2)所述轴承内外套圈的铸态组织中，石墨球化率要求高达95％左右，石墨球的数量要求高达300个/mm2以上。
3)此轴承的保持架由高韧性球墨铸铁经退火后得到的材料制成，而非传统的低碳钢。保持架的材料成分相当于普通QT350-22、QT400-18等高韧性连铸球墨铸铁，即C：3.1-3.4，Si：2.6-3.3，Mn＜0.2，S≤0.03，P≤0.03，Fe：余量；
4)所述轴承保持架的铸态组织中，石墨球化率要求85％以上，石墨球的数量要求高达200个/mm2以上。
2.根据权利要求1所述滚动轴承的制备方法，其特征在于：所述自润滑滚动轴承的内外套圈及保持架，其制造所用材料均是连续铸造而出的球墨铸铁空心型材，而非传统的模型铸造和离心铸造管坯。
3.根据权利要求1所述滚动轴承的制备方法，其特征在于：所述的空心铸铁管材的连续铸造方法，拉制球铁管材。球铁管材的内径比轴承内外套圈及保持架成品的内径小4-5mm，其外径比轴承内外套圈及保持架成品的外径大2-4mm。
4.根据权利要求1所述滚动轴承的制备方法，其特征在于：所述轴承内外套圈在车削加工后、磨削加工之前，进行等温淬火处理。等温淬火所获基体组织中铁素体的硬度比传统铸造(砂铸、离心铸造等)组织中铁素体的硬度高出一倍以上，即HB≥200。内外套圈整体硬度要求达到HRC55以上，冲击功值≥10J。
5.根据权利要求1所述滚动轴承的制备方法，其特征在于：在对轴承保持架坯材进行粗车加工后、精加工之前，要作760℃以上的退火处理，退火处理后，检验半成品保持架的金相组织及结构，要求全为铁素体，球化率1-3级，石墨球200个/mm2以上；整体硬度为HB140-180。
6.根据权利要求1所述滚动轴承的制备方法，其特征在于：轴承中滚珠和滚柱的硬度与内外套圈硬度相同，或只高出HRC1-2度。
CN201710678759.9A 2017-08-10 2017-08-10 滚动轴承的制备方法 Pending CN107504072A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710678759.9A CN107504072A (zh) 2017-08-10 2017-08-10 滚动轴承的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710678759.9A CN107504072A (zh) 2017-08-10 2017-08-10 滚动轴承的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107504072A true CN107504072A (zh) 2017-12-22

Family

ID=60690573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710678759.9A Pending CN107504072A (zh) 2017-08-10 2017-08-10 滚动轴承的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107504072A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108588545A (zh) * 2018-03-19 2018-09-28 河北硕凯铸造有限公司 一种ggg70l球墨铸铁及其制备方法
CN108644231A (zh) * 2018-03-31 2018-10-12 芜湖之优轴承有限公司 一种深沟球轴承加工工艺
CN109852875A (zh) * 2019-02-26 2019-06-07 第一拖拉机股份有限公司 一种低合金等温淬火球铁cadi耐磨材料及其制备方法
CN110565006A (zh) * 2019-09-16 2019-12-13 西安理工大学 一种基于结构赋能材料的杆端关节轴承及制备方法
TWI763428B (zh) * 2021-04-15 2022-05-01 光隆精密工業股份有限公司 應用於諧波減速器之剛輪、其製造方法及諧波減速器
US20230175553A1 (en) * 2020-02-17 2023-06-08 Nsk Ltd. Rolling bearing and method for producing same

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1410188A (zh) * 2002-08-20 2003-04-16 西安理工大学 水平连铸方法生产铸铁管的装置及其生产铸铁管的工艺
CN2589125Y (zh) * 2002-11-04 2003-12-03 武安市兴龙型材铸造有限公司 空心铸铁型材及水平连铸装置
CN102228963A (zh) * 2011-06-23 2011-11-02 曲沃县民政福利企业有限公司 一种空心铸铁型材的连铸生产装置
CN106119684A (zh) * 2016-08-31 2016-11-16 陕西同心连铸管业科技有限公司 一种超细密的等温淬火球墨铸铁材料及其制备方法
CN106319338A (zh) * 2016-08-31 2017-01-11 陕西同心连铸管业科技有限公司 一种自润滑滚动轴承及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1410188A (zh) * 2002-08-20 2003-04-16 西安理工大学 水平连铸方法生产铸铁管的装置及其生产铸铁管的工艺
CN2589125Y (zh) * 2002-11-04 2003-12-03 武安市兴龙型材铸造有限公司 空心铸铁型材及水平连铸装置
CN102228963A (zh) * 2011-06-23 2011-11-02 曲沃县民政福利企业有限公司 一种空心铸铁型材的连铸生产装置
CN106119684A (zh) * 2016-08-31 2016-11-16 陕西同心连铸管业科技有限公司 一种超细密的等温淬火球墨铸铁材料及其制备方法
CN106319338A (zh) * 2016-08-31 2017-01-11 陕西同心连铸管业科技有限公司 一种自润滑滚动轴承及其制备方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108588545A (zh) * 2018-03-19 2018-09-28 河北硕凯铸造有限公司 一种ggg70l球墨铸铁及其制备方法
CN108588545B (zh) * 2018-03-19 2019-09-13 河北硕凯铸造有限公司 一种ggg70l球墨铸铁及其制备方法
CN108644231A (zh) * 2018-03-31 2018-10-12 芜湖之优轴承有限公司 一种深沟球轴承加工工艺
CN109852875A (zh) * 2019-02-26 2019-06-07 第一拖拉机股份有限公司 一种低合金等温淬火球铁cadi耐磨材料及其制备方法
CN110565006A (zh) * 2019-09-16 2019-12-13 西安理工大学 一种基于结构赋能材料的杆端关节轴承及制备方法
US20230175553A1 (en) * 2020-02-17 2023-06-08 Nsk Ltd. Rolling bearing and method for producing same
US11788579B2 (en) * 2020-02-17 2023-10-17 Nsk Ltd. Rolling bearing and method for producing same
TWI763428B (zh) * 2021-04-15 2022-05-01 光隆精密工業股份有限公司 應用於諧波減速器之剛輪、其製造方法及諧波減速器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107504072A (zh) 滚动轴承的制备方法
CN100566873C (zh) 一种矫直钢轨用耐磨铸铁辊环及其制备方法
US11085097B2 (en) Self-lubricating rolling bearing and preparation method therefor
CN105088091B (zh) 型钢万能轧机用的高碳石墨钢辊环及其制造方法
CN105587773B (zh) 一种高硬度轴承
CN102251167B (zh) 一种空调压缩机滑片的制造方法
CN107073570A (zh) 复合铸造异型轧辊及其制备方法
CN103526125B (zh) 一种半钢轧辊及其制造方法
CN103930580A (zh) 球墨铸铁和使用该球墨铸铁制造叶片的方法
CN103930579A (zh) 合金铸铁和采用该合金铸铁的叶片的制造方法
CN105673706B (zh) 一种耐磨耐腐蚀轴承
CN105587771B (zh) 一种使用寿命长轴承
CN110592465A (zh) 一种基于结构赋能材料的滑动轴承及其制备方法
CN105734399B (zh) 一种适于半自磨机使用的奥铁体球铁磨球及加工工艺
US20120152413A1 (en) Method of producing large components from austempered ductile iron alloys
CN107448581A (zh) 耐磨损的精密谐波减速器
CN105039836A (zh) 一种高压辊磨机镶铸辊面及其制备方法
CN107400821B (zh) 超低碳球墨铸铁磨球的轧制制备方法
CN109402492B (zh) 一种含碳化物球墨铸铁铁水的炉外处理方法
CN111041338A (zh) 一种自润滑-自硬化铁基轴承材料及其制备方法
CN1067443C (zh) 多元钨合金铸铁辊环及其制造方法
CN106367673A (zh) 一种自润滑低温升的谐波减速器及其制备方法
CN107475603A (zh) 自润滑滚动轴承的制备方法
CN110629107A (zh) 一种基于结构赋能材料的向心关节轴承及制备方法
CN110565006A (zh) 一种基于结构赋能材料的杆端关节轴承及制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20171222