軸承熱處理技術(shù)及其裝備
一的特點、軸承熱處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
軸承熱處理直接關(guān)系著后續(xù)的加工質(zhì)量健康發展，以致最終影響零件的使用性能及壽命，同時(shí)軸承熱處理又是軸承制造中的能源消耗大戶和污染大戶大數據。軸承的熱處理裝備直接影響軸承熱處理質(zhì)量長效機製，以及能源消耗和污染。近年來數字技術，隨著科技的進(jìn)步奮戰不懈，熱處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）清潔熱處理 熱處理生產(chǎn)形成的廢水、廢氣措施、廢鹽大大縮短、廢油及電磁輻射等均會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。解決熱處理的環(huán)境污染問題緊密相關，實(shí)行清潔熱處理（或稱綠色環(huán)保熱處理）是熱處理技術(shù)發(fā)展的方向之一更默契了。這對(duì)于熱處理的氣氛、淬火油和清洗設(shè)備都提出了高要求。
（2）精密熱處理 精密熱處理就是充分保證優(yōu)化工藝的穩(wěn)定性不合理波動，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量分散度很行v手段。ɑ�?yàn)榱悖崽幚砘優(yōu)榱惴e極拓展新的領域，減少磨削留量提高生產(chǎn)效率基礎，節(jié)約材料。實(shí)現(xiàn)精密熱處理必須有良好的爐溫均勻性多種方式、控溫準(zhǔn)確性，以及淬火劑良好的冷卻性和穩(wěn)定性技術創新。實(shí)現(xiàn)軸承的精密熱處理可以走整體淬火和感應(yīng)淬火兩條路深入交流研討。
（3）節(jié)能熱處理 選用新型的保溫材料以提高熱處理裝備的能源利用率；優(yōu)化熱處理工藝廣泛應用，提高工藝產(chǎn)量關註度，充分發(fā)揮設(shè)備的能力。現(xiàn)階段各軸承廠家都在做這方面的試驗(yàn)去完善，例如充分利用廢熱橋梁作用、余熱，有些廠家已利用鍛造余熱進(jìn)行軸承零件的球化退火求索；采用耗能低讓人糾結、周期短的工藝替代周期長(zhǎng)、耗能大的工藝等穩定發展；下貝氏體淬火工藝在一定程度上基石之一、一定范圍內(nèi)，用較短的貝氏體淬火工藝替代了周期長(zhǎng)增持能力、耗能大的滲碳工藝共同努力。
（4）少無氧化熱處理 由采用保護(hù)氣氛加熱替代氧化氣氛加熱到精確控制碳勢(shì)、氮?jiǎng)莸目煽貧夥占訜嶙非笞吭�，熱處理后零件的性能得到提高逐漸完善，熱處理缺陷如氧化、脫碳和裂紋等大大減少合理需求，熱處理后的精加工留量減少是目前主流，提高了材料的利用率和機(jī)加工效率。真空加熱氣淬高效、真空或低壓滲碳應用創新、滲氮、氮碳共滲及滲硼等可明顯地改善工件質(zhì)量機構，減少畸變的特性，提高壽命。
二基礎、軸承熱處理裝備
1.退火設(shè)備
現(xiàn)階段我國(guó)的退火設(shè)備是氧化爐和保護(hù)氣氛爐共存提供堅實支撐，氧化爐多于保護(hù)氣氛爐還不大；周期爐和連續(xù)爐共存，且周期爐多于連續(xù)爐信息化技術。美國(guó)發揮作用、英國(guó)、日本等國(guó)家早在20世紀(jì)六七十年代就已全面推廣推桿式和輥底式等溫球化退火爐逐步顯現，縮短退火周期銘記囑托，節(jié)約能源，并提高退火質(zhì)量快速增長。隨著軸承零件加工技術(shù)的發(fā)展開放以來，以及精密鍛造和精密輾擴(kuò)（冷輾）工藝的采用，零件毛坯的加工精度越來越高高質量，由此帶來了對(duì)保護(hù)氣氛退火的需求提供了有力支撐。軸承行業(yè)應(yīng)迅速推廣保護(hù)氣氛球化退火，以減少退火后的氧化脫碳前景，提高加工效率進一步意見，節(jié)材節(jié)能，降低成本共享應用。
2.常規(guī)馬氏體淬火的工裝設(shè)備
現(xiàn)階段我國(guó)軸承行業(yè)常規(guī)馬氏體淬火的工裝設(shè)備參差不齊生產能力，從保護(hù)介質(zhì)上可分為無保護(hù)介質(zhì)的氧化爐、可控氣氛爐和真空爐示範推廣。無保護(hù)介質(zhì)的氧化爐占軸承熱處理裝備的25％左右完善好，有保護(hù)介質(zhì)的少無氧化爐占軸承熱處理裝備的50％左右，可控氣氛爐占軸承熱處理裝備的20％左右積極參與，真空爐占軸承熱處理裝備的5％左右問題分析。從生產(chǎn)周期上可分為周期爐和連續(xù)爐。
近幾十年來交流研討，馬氏體淬火的工裝設(shè)備發(fā)展主要集中在以下幾個(gè)方面：
（1）自動(dòng)化生產(chǎn)線 目前更加完善，國(guó)內(nèi)采用的自動(dòng)生產(chǎn)線按其結(jié)構(gòu)（或工件在爐中的運(yùn)動(dòng)方式）可分為：有馬弗網(wǎng)帶爐、無馬弗網(wǎng)帶爐建設應用、鑄鏈爐支撐作用、輥底爐、滾筒爐網(wǎng)帶爐和轉(zhuǎn)底爐系列生產(chǎn)線動力，上料同時、前清洗、保護(hù)氣氛（或可控氣氛）下加熱效高性、淬火模式、后清洗（有時(shí)還進(jìn)行二次深冷輥底爐進(jìn)行二次深冷）及回火均自動(dòng)完成。生產(chǎn)線自動(dòng)化程度及控制精度高，處理后工件的質(zhì)量均勻高品質，整條熱處理生產(chǎn)線可作為軸承自動(dòng)生產(chǎn)線的一部分使用不折不扣。不同的熱處理生產(chǎn)線根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)適用于不同類型和尺寸的軸承零件的熱處理，如網(wǎng)帶爐適用于中小型軸承套圈資源優勢；轉(zhuǎn)底爐適用于小批量軸承套圈高效利用；輥底爐配有自動(dòng)升降淬火裝置，適用于壁厚較大的軸承零件不斷完善；滾筒爐適用于滾動(dòng)體及小型套圈數字化。
（2）多用爐 即可在可控氣氛下滲碳或碳氮共滲，又可在保護(hù)氣氛下淬火基礎上，完成工件的無氧化淬火工藝過程改革創新。它是一種周期爐，主要適用于小批量取得顯著成效、多品種的軸承零件熱處理。
（3）感應(yīng)加熱淬實現、回火設(shè)備 感應(yīng)加熱具有加熱速度快不容忽視、節(jié)能和變形小等優(yōu)點(diǎn)，處理后的工件具有一些常規(guī)加熱所沒有的性能服務體系。我國(guó)現(xiàn)階段軸承熱處理應(yīng)用主要集中在轉(zhuǎn)盤軸承和轎車輪轂軸承上說服力，而在GCr15鋼上基本沒有應(yīng)用。
（4）真空爐 真空狀態(tài)下加熱可減少或避免工件的氧化分析，配合高壓氣淬可控制工件的冷卻及變形表示，避免了油淬帶來的環(huán)境污染問題，實(shí)現(xiàn)清潔熱處理非常激烈。另外競爭力所在，真空熱處理后，工件的顯微組織更加細(xì)小均勻領域，表面與心部組織一致溝通機製，硬度均勻，有利于軸承疲勞壽命的提高註入新的動力。真空爐主要應(yīng)用在特殊鋼的熱處理（加熱溫度在1 000℃以上）和一些要求較高的GCr15鋼制的軸承零件的淬火上領先水平，在我國(guó)軸承熱處理領(lǐng)域應(yīng)用較廣。真空爐的發(fā)展趨勢(shì)是超高壓氣淬火代替油淬火雙重提升，以及應(yīng)用真空滲碳爐等以解決新鋼種在軸承領(lǐng)域的應(yīng)用戰略布局。
（5）淬火冷卻介質(zhì)及裝備 淬火介質(zhì)可分為三大類：油基、水基和氣體淬火介質(zhì)表現明顯更佳。油基淬火介質(zhì)是最常用的淬火介質(zhì)狀態。普通的淬火油是N32或N22全系統(tǒng)損耗用油，為提高其冷卻性能、抗老化性能基石之一、光亮性能和高溫性能等分別加入催冷劑提供深度撮合服務、清洗劑、光亮劑和抗氧化劑的發生，形成了快速油組成部分、快速光亮油和高溫分級(jí)等溫油等系列淬火油，以應(yīng)用于不同尺寸和要求的軸承零件的淬火新的動力；另外的過程中，還有低揮發(fā)性的真空淬火油。油基淬火介質(zhì)的缺點(diǎn)是在淬火過程中產(chǎn)生油煙造成空氣污染廣泛關註，在隨后的清洗過程中造成水污染促進進步。
水基淬火介質(zhì)是由有機(jī)聚合物、抗腐蝕劑和其他添加劑組成的水溶液優勢領先。通過改變有機(jī)聚合物的類型和濃度可得到不同的冷卻特性迎來新的篇章，以適合于不同軸承零件的淬火冷卻要求。在淬火冷卻過程中推動並實現，有機(jī)物附著在零件表面薄弱點，可減少零件淬火開裂的危險(xiǎn)性，且不產(chǎn)生油煙優化程度，清洗方便積極性，無污染，是淬火介質(zhì)的發(fā)展方向不斷豐富。
氣體淬火是采用惰性氣體為介質(zhì)（常用的氮?dú)猓⿲嵤w系，把壓縮氣體通過特殊設(shè)計(jì)的噴嘴噴射到工件表面，以實(shí)現(xiàn)工件的淬火冷卻各有優勢。通過調(diào)節(jié)氣體的壓力和噴嘴的結(jié)構(gòu)可以控制冷卻特性和變形效果較好。氣體淬火比水基淬火更潔凈，且成本更低持續，其關(guān)鍵技術(shù)是噴嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開放以來。我國(guó)氣體淬火在軸承領(lǐng)域還處于起步階段，在噴嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)方面還有一定差距高質量。
淬火冷卻裝備是除淬火介質(zhì)外影響工件淬火效果的另一大因素提供了有力支撐。我國(guó)現(xiàn)階段淬火冷卻裝備控制參數(shù)較少，一般只對(duì)油溫和油的循環(huán)進(jìn)行控制前景。國(guó)外對(duì)常用的淬火油槽實(shí)行多參數(shù)控制進一步意見，如油溫、油的冷卻特性共享應用、油的循環(huán)與攪拌的方向服務水平，以及速度最新、工件入油的方式等，以求得到最佳的淬火組織與性能處理方法，同時(shí)把變形減小到最小程度重要作用。我國(guó)一些軸承廠家也在嘗試多參數(shù)控制，特別是通過對(duì)圓錐軸承進(jìn)行工件入油方式的控制來解決軸承零件淬火過程中角度的變化習慣。
多工位自動(dòng)淬火壓床在我國(guó)已應(yīng)用充足，但自動(dòng)化程度趕不上國(guó)外。
（6）清洗設(shè)備 清洗通常是油淬后的必備工序的積極性。連續(xù)生產(chǎn)線所用的清洗設(shè)備一般完成熱皂水浸泡綠色化發展、清水噴淋和熱風(fēng)烘干等過程，并帶有油水分離裝置不久前。在先進(jìn)的清洗設(shè)備中用上了，烘干前還加有二次冷卻裝置（配有制冷設(shè)備，溫度在5～10℃之間可調(diào)）能力建設，以減少殘留奧氏體的含量關註，提高尺寸的穩(wěn)定性。我國(guó)現(xiàn)階段的清洗設(shè)備主要采用高壓清洗液清洗無障礙，這種清洗對(duì)不通孔和小的油溝無效連日來，往往造成回火油煙多、污染大發揮重要帶動作用，有時(shí)還造成著火。
真空清洗是近年來發(fā)展起來的清洗設(shè)備意料之外。該類清洗設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是：清洗效果好文化價值，尤其是對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件的清洗效果更為顯著，清洗后工件表面光亮置之不顧；安全不斷完善、清潔，清洗液為清水方便，不添加對(duì)環(huán)境有害的氯化物和石油類溶劑基礎上；自動(dòng)化程度高，且可利用清洗加熱替代低溫回火應用領域，節(jié)省回火費(fèi)用保持競爭優勢。近年來，超聲波清洗發展機遇、渦流清洗在熱處理上的應(yīng)用效果也很好完成的事情。
3.貝氏體等溫淬火裝備
根據(jù)軸承加工的特點(diǎn)，所使用的設(shè)備主要有兩大類：自動(dòng)生產(chǎn)線和周期爐穩定。
（1）自動(dòng)生產(chǎn)線 品種少改造層面、批量大的軸承適合自動(dòng)化生產(chǎn)供給，如鐵路軸承的生產(chǎn)多使用自動(dòng)生產(chǎn)線。自動(dòng)生產(chǎn)線主要由保護(hù)氣氛加熱爐和等溫淬火槽組成經驗分享，其中等溫淬火部分所用設(shè)備按運(yùn)送工件的動(dòng)作又可分為三類：轉(zhuǎn)底式解決方案、推盤式及輸送帶式。由愛協(xié)林公司開發(fā)的轉(zhuǎn)底式有力扭轉、推盤式等溫淬火設(shè)備是把轉(zhuǎn)底或推盤機(jī)構(gòu)置于等溫鹽浴中上高質量，工件按一定的節(jié)拍進(jìn)出，記憶控制順序出料發展需要，動(dòng)作由PLC程序控制攻堅克難。該類設(shè)備自動(dòng)化程度高，但投資大顯示。
（2）周期式等溫淬火設(shè)備 軋機(jī)軸承由于品種多雙向互動、批量小，中小型軋機(jī)軸承生產(chǎn)廠家多采用箱式爐或井式爐+淬火冷卻槽+等溫槽+清洗槽設計能力，也有采用箱式爐+多個(gè)等溫槽品牌。該配置投資少，適用性強(qiáng)更為一致，但勞動(dòng)強(qiáng)度大等形式，安全性差。目前研究與應用，在貝氏體等溫淬火大力推廣之際飛躍，以貝氏體等溫淬火替代滲碳鋼用在負(fù)荷較小的軋機(jī)軸承上在我國(guó)已成功得到應(yīng)用。
4.保護(hù)氣氛及控制
隨著對(duì)工件淬火后表面質(zhì)量要求的提高全面協議，保護(hù)（可控）氣氛加熱越來越普及重要部署，包括退火在內(nèi)的熱處理均采用保護(hù)（或可控）氣氛加熱。20世紀(jì)70年代工具，主要采用吸熱式氣氛智慧與合力。吸熱式氣氛是原料氣和空氣的混合氣體在催化劑的作用下部分反應(yīng)形成一種含?(CO）18％～23％、?(H2）37％～42％重要的角色、余量N2的保護(hù)氣氛開放要求，這種氣氛在我國(guó)軸承熱處理領(lǐng)域還有應(yīng)用。氮基丙烷氣氛在我國(guó)軸承領(lǐng)域的熱處理淬火線上應(yīng)用最廣也逐步提升，氮甲醇?xì)夥盏慕M份與吸熱式氣氛相近記得牢，以氮-甲醇為代表的氮基氣氛在網(wǎng)帶爐上應(yīng)用較多。90年代重要的作用，出現(xiàn)了把空氣和碳?xì)浠衔镏苯油ㄈ敫哂?00℃爐膛內(nèi)的產(chǎn)氣方法蓬勃發展，即直生式氣氛。通過研究發(fā)現(xiàn)積極回應，這種含有高CH4成分的氣氛重要性，雖然其氣體反應(yīng)達(dá)不到類似于吸熱式氣氛的平衡程度又進了一步，但其碳的傳輸能力還是由氣氛中CO與H2的含量來控制，用氧探頭結(jié)合CO2分析儀進(jìn)行碳勢(shì)控制是可以實(shí)現(xiàn)的多元化服務體系。直生式氣氛的主要優(yōu)點(diǎn)是大量節(jié)省了原料氣消耗量規劃，據(jù)統(tǒng)計(jì)這種氣氛無論用在周期式氣氛爐還是連續(xù)性氣氛爐上，其原料氣消耗節(jié)省費(fèi)用均可達(dá)70％左右深度。今天帶動擴大，全球約有300多臺(tái)套氣氛爐使用這種氣氛進(jìn)行滲碳、碳氮共滲和保護(hù)氣氛淬火等多種熱處理開拓創新。直生式氣氛在我國(guó)軸承領(lǐng)域多應(yīng)用在滲碳領(lǐng)域持續發展。
近幾年的實(shí)際應(yīng)用表明，氧探頭的使用壽命是不好確定的促進善治，氧探頭測(cè)量的碳勢(shì)與實(shí)際值之間差異也是不可預(yù)見的擴大。因此，可控氣氛有時(shí)因?yàn)檠跆筋^的失效而不可控發揮效力，造成脫碳氧化等缺陷新格局。我國(guó)現(xiàn)階段常采用定期校驗(yàn)其測(cè)量精度，不利于爐子實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化安全鏈，有時(shí)甚至?xí)绊懻Ｉa(chǎn)顯示。
鑒于上述原因，國(guó)外開發(fā)了一個(gè)雙重測(cè)量系統(tǒng)真正做到，其中一個(gè)帶標(biāo)準(zhǔn)氧探頭用于正常的控制碳勢(shì)科普活動，另一個(gè)獨(dú)立測(cè)量系統(tǒng)用于檢測(cè)這個(gè)氧探頭的工作狀況，即這兩個(gè)系統(tǒng)分別測(cè)量氣氛的碳勢(shì)強化意識，當(dāng)結(jié)果出現(xiàn)很大偏差時(shí)長期間，就會(huì)報(bào)警。第二個(gè)測(cè)量系統(tǒng)工作元件可以是CO2紅外分析儀的積極性，也可以是一個(gè)微型氧探頭（λ—探頭）同期。迄今為止生產效率，已有許多氣氛爐安裝了這種雙重測(cè)量系統(tǒng)使命責任。
綜觀整體，國(guó)內(nèi)軸承熱處理技術(shù)和裝備較發(fā)達(dá)國(guó)家還有很大距離使用，特別是在退火裝備上差距更大合規意識。軸承熱處理技術(shù)和裝備較其他行業(yè)也有一定距離，提高軸承質(zhì)量關(guān)系到中國(guó)裝備制造業(yè)的振興有效性。