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文/尤蕾蕾、趙丹、端木培蘭

單位：洛陽LYC軸承有限公司

產(chǎn)品質(zhì)量是企業(yè)實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的前提，軸承零件的質(zhì)量控制在整個機(jī)械行業(yè)是最為嚴(yán)格的。軸承零件在生產(chǎn)中，經(jīng)常因為發(fā)生嚴(yán)重變形而導(dǎo)致報廢，這種情況給公司帶來很大的麻煩和巨大經(jīng)濟(jì)損失。我公司4500件HM518410/01在粗磨滾道時，外徑發(fā)生嚴(yán)重橢圓變形，針對這一嚴(yán)重問題，必須徹底分析出該變形的主要原因，以便能找到有效的解決措施，避免巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

1.理化檢驗

（1）變形檢測

從4500件零件中隨機(jī)抽取100件套圈進(jìn)行直徑變動量檢測，比例見表1，由表1可以看出套圈兩端變形較為一致，變形量大多在0.15～0.20mm之間。

表1  套圈端面的變形量及所占比例

（2）硬度檢測

隨機(jī)抽取6件套圈，檢測其端面硬度，檢測值見表2。從表2可以看出，每件套圈端面均有硬度低值點，最低硬度達(dá)45.5HRC。

表2  端面硬度檢測值

（3）燒傷檢測

隨機(jī)抽取30件套圈用4%硝酸酒精腐蝕滾道和端面，均有燒傷。見圖1、圖2。且端面比滾道燒傷嚴(yán)重，且出現(xiàn)二次淬火燒傷。

圖1  滾道酸洗后燒傷圖片

取1件酸洗過的零件進(jìn)行解剖分析，取樣位置在磨削燒傷處，見圖3。經(jīng)測量燒傷層約1.4mm，形狀見圖4。制取金相試樣，50倍和500倍下的燒傷情況分別見圖5和圖6。從圖5、圖6可以看出試樣有嚴(yán)重的二次淬火區(qū)和高溫回火區(qū)。

（4）回火穩(wěn)定性檢測

從端面檢測的硬度數(shù)據(jù)（見表2）可以看出，同一零件表面硬度差過大，無法用整個套圈進(jìn)行回火穩(wěn)定性試驗，只有切樣后進(jìn)行回火穩(wěn)定性測試，隨機(jī)挑選3件套圈進(jìn)行線切割，所取試樣見圖7。

在原熱處理生產(chǎn)線（輥底爐鹽浴淬火生產(chǎn)線）上回火，執(zhí)行原回火工藝：170℃×4h?；鼗鸷笤谠捕赛c附近進(jìn)行硬度測試，其測試結(jié)果見表3。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《JB/T 1255-2014滾動軸承 高碳鉻軸承鋼零件 熱處理技術(shù)條件》，回火前后硬度差不大于1HRC時回火穩(wěn)定性合格，從表3數(shù)據(jù)可以看出：該批產(chǎn)品熱處理回火穩(wěn)定性合格。

表3  回火穩(wěn)定性檢測結(jié)果     （HRC）

（5）金相組織檢測

制取金相試樣，按標(biāo)準(zhǔn)《JB/T 1255-2014滾動軸承 高碳鉻軸承鋼零件 熱處理技術(shù)條件》進(jìn)行評級，該零件的金相組織為馬氏體3級，熱處理質(zhì)量合格?；鼗鸾M織見圖8。

2.分析及討論

（1）從圖1～圖6可以看出，套圈磨削過程中燒傷嚴(yán)重，磨削燒傷的產(chǎn)生是由于零件磨削時，磨削面受到砂輪的摩擦力、切削力等磨削力的作用，使零件表面產(chǎn)生塑性變形，同時產(chǎn)生大量的磨削熱，磨削熱會使磨削區(qū)域的局部瞬時溫度高達(dá)1000℃以上，如此大量的磨削熱如不能及時被冷卻液帶走，會使磨削表面層的組織發(fā)生變化，即形成表面變質(zhì)層。當(dāng)磨削熱所造成的工件表面溫度低于軸承鋼的相變點時，表面變質(zhì)層為高溫回火組織，經(jīng)冷酸洗后呈暗黑色，見圖2、圖5，并且該處的硬度有所降低，形成高溫回火燒傷。當(dāng)工件表面溫度高于相變點，則該處的表層組織由原來的回火馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，然后由于冷卻液的急冷作用發(fā)生二次淬火，得到淬火馬氏體組織，形成二次淬火燒傷，見圖2、圖5中的灰白色區(qū)域。

（2）表1可以看出，套圈變形較大，套圈兩端變形較為一致，變形量大多在0.15～0.20mm之間。這是因為在磨削過程中，套圈表面層在切削力和切削熱的作用下，也會產(chǎn)生不同程度的塑性變形及金屬組織變化所引起的體積變化，使工件表面層產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。再次加工后，內(nèi)應(yīng)力重新分布，產(chǎn)生變形。

（3）從表2顯示，套圈端面硬度值偏差較大，硬度值最高為64HRC，最低為44.5HRC，套圈局部硬度低為磨削燒傷造成。此外，表3中的回火穩(wěn)定性檢測結(jié)果說明，熱處理后的大部分殘余應(yīng)力已經(jīng)消除，不足以造成后工序磨削過程產(chǎn)生大量的變形。

3.結(jié)論及改進(jìn)措施

（1）該軸承零件的變形是由于磨加工時嚴(yán)重的磨削燒傷（高溫回火燒傷+二次淬火燒傷）引起的。

（2）磨削加工時要避免磨削燒傷，可從以下方面進(jìn)行考慮：砂輪的合理選用和修整；確保冷卻液噴到磨削區(qū)，加大磨削液流量，提高磨削液壓力；適當(dāng)減小磨削深度，降低進(jìn)給量；盡可能減少磨削余量等。