[发明专利]高档轿车用精密轴承钢球制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种轿车用钢球的制造工艺，具体涉及一种用模注GCr15轴承钢制作而成的精度高、耐磨、抗撞击的高档轿车专用精密轴承钢球的制造工艺。

背景技术

目前市场上的轿车用钢球在选用原材料的材质上、球坯冷镦成型工艺和表面强化工艺上的处理还是比较传统的。原材料一般都是一般的轴承钢，其普通的材质使得钢本身就不耐磨、不耐撞；在球坯成型工艺上，就是直接将原材料制成圆形的球坯及球坯环带和极柱，其钢球成型质量不能保证，且球坯环带等使材料损耗增大。另外，该方法成球的整个程序，包括淬火、回火工艺，都不能有效提高材料的塑性，改变应力状态，使产品容易出现裂纹；在表面强化工艺上钢球强化原理是利用机械方法对钢球表面进行一定力和时间的撞击，形成具有一定深度的强化层，并控制残余应力在800～1000Mpa之间，传统的方法将钢球进行机械撞击，但撞击后的残余压应力的大小和分布不合理，在工作中产生拉应力，使钢球在使用过程中出现裂纹，加大了钢球的疲劳，缩短钢球的寿命；最后，在精研过程中，传统的精研方式为：普通钢球的几何精度在后序加工中以传统铁板磨方式生产并提高，但由于铁板是灰口铸铁，存在组织不均、硬软不一、杂质等问题，造成钢球表面划、碰伤、烧伤及几何精度达不到要求等不利因素。而表面烧伤特别是二次淬火烧伤、二次回火烧伤现象是影响钢球寿命的一个主要问题，在使用中会出现提前剥落、掉块等失效现象。

发明内容

本发明提供了一种用模注GCr15轴承钢制作而成的精度高、耐磨、抗撞击的高档轿车专用精密轴承钢球的制造工艺。

为了解决以上技术问题，本发明的高档轿车用精密轴承钢球制造工艺，由选原材料、球坯冷镦成型、热处理、表面强化、初研及探伤、树脂砂轮精研、清洗、防锈、包装的上述步骤组成，其中所述球坯成型步骤中增加对原材料成型前轻拉工序并将球坯设计成两极圆锥角2a在90～120°之间，带小环带的球坯；在球坯冷镦成型后，球坯压应力回火温度为150-170℃，保温时间2-3小时去除压应力，然后通过对球坯的三次光球加工去除环带与二极；所述表面强化步骤中增加钢球以自主落差撞击和相互撞击使得球面形成一定深度强化层；所述树脂砂轮精研步骤中精研产品采用2000#树脂砂轮精研一、4000#树脂砂轮精研二、6000#树脂砂轮精研三；该步骤的工艺参数为：一是限制压力，正常为3～3.5Mpa；二是选择转速，正常为35～40r/min；三是统一树脂砂轮盘的沟槽深度。

所述选择的原材料为：模注GCr15轴承钢。

所述表面强化步骤中球面形成深度为0.2mm以上强化层。

所述树脂砂轮精研步骤中使用软球磨沟，树脂砂轮盘的沟槽深度散差不允许超过0.001mm。

以上工艺的优点在于：1.优选原材料：钢球生产的原材料非常重要，我公司选择优质的模注GCr15轴承钢，按照远远优于国家标准的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；

2.球坯成型新工艺：通过研究材料高速压缩成形的规律，分析流动应力的特征和成形速度等对微观组织的影响规律：a.增加成型前轻拉0.2-0.3mm技术，去除表面轻微缺陷，统一尺寸与圆度，稳定冷镦成型压缩比，实现应变均匀化，使材料处于三向压应力状态下，这样有利于提高材料的塑性，改变应力状态，避免裂纹的出现，为后序加工打好质量基础；b、将球坯两极设计成圆锥角2a在90～120°，并减小或去除环带厚度与宽度，使其最大成型球坯的变形力仅是原球形球坯的62.3％，球坯呈小环带小两极，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；c.由于球形变化与压缩比的调整，用料明显减少，从试验统计表明，仅此一项材料利用率提高近3％；d.增加冷镦成型后的球坯压应力回火技术，回火温度为150-170℃，保温时间2-3小时去除压应力。

3.表面强化工艺：钢球强化原理是利用机械方法对钢球表面进行一定力和时间的撞击，形成具有一定深度的强化层，并控制残余应力在800～1000Mpa之间。本发明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。

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，使其在工作中尽量出现压应力而不是拉应力，这样出现裂纹的机会明显降低，残余压应力的大小和分布是否合理直接影响到钢球工作的状态，这些都会影响到钢球在使用中的疲劳寿命。