[发明专利]轴承环件的液态模锻轧制复合成形方法

说明书

技术领域

本发明属轴承零件加工技术领域，具体的涉及一种轴承环件的液态模锻轧制短流程复合成形方法。

背景技术

轴承广泛应用于机车、货车、地铁、轻轨等交通运输车辆，特殊的高速重载条件往往要求轴承具有优异的综合力学性能，同时由于轴套与轴辊之间有装配关系，轴套截面比较复杂。传统制备流程为：钢材圆钢加热后镦粗、反挤、切底并平高、扩孔然后机加工成形。该工艺基于成形锭坯制备矩形截面的环件，再通过机械切削将矩形截面加工成所需要的复杂截面。该工艺存在以下几个方面的问题：

1）流程冗长，工序繁多，生产效率低；

2）环件需冲孔、扩孔制备，且最终截面形状需通过切削多余敷料保证，材料利用率低；

3）机械加工过程切断金属流线，导致环件综合力学性能下降；

4）制备过程需反复加热，导致晶粒粗大，表面氧化严重，能源损耗大。

鉴于此，本发明旨在探索一种轴承环件的液态模锻轧制复合成形方法，该方法不仅能够简化轴承钢环件的制备工艺流程、降低成本和提高生产效率，而且还能够有效改善轴承钢环件的微观组织状态，保证综合力学性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种轴承环件的液态模锻轧制复合成形方法，该复合成形方法不仅能够简化轴承钢环件的制坯工艺流程、降低成本和提高生产效率，而且还能够有效改善轴承钢环件的微观组织状态，保证综合力学性能。

要实现上述技术目的，本发明的轴承环件的液态模锻轧制复合成形方法，包括熔炼→液态模锻→余热轧制→热处理→粗磨→精磨；

所述液态模锻为：将液态模锻模具固定于间接挤压铸造机上后，将熔炼得到的轴承钢溶液定量浇注到液态模锻模具内，浇注温度为1500-1600 ℃，加压速度为30-50 mm/s，充型时间1-6 s，比压150-250 MPa，并在该压力下保压20-60 s，得到近终截面环件； 

所述余热轧制为：近终截面环坯缓慢降温至1050-1150℃时，在径轴复合轧环机上进行余热轧制。

进一步，将液态模锻模具固定于间接挤压铸造机上后，预热至150-200 ℃时，在液态模锻模具型腔内均匀喷上一层耐火涂层，涂层厚度10-20 μm，继续预热液态模锻模具至300-400 ℃；

进一步，所述余热轧制依次包括快速辗扩阶段、稳定辗扩阶段、减速辗扩阶段和成圆整形阶段，所述快速辗扩阶段和稳定辗扩阶段时的轴向进给速度V_轴向与径向进给速度V_径向满足V_轴向=0.5-0.6V_径向，所述减速辗扩阶段和成圆整形阶段时，径轴复合轧环机的锥辊不进给，仅轧制由于径向轧制引起的宽展，当环件的外径与成品环相差30-50 mm 时，轴向轧辊抬起；

进一步，径轴复合轧环机的径向进给量选择锻透所要求的最小进给量和咬入孔型所允许的最大进给量之间的较小值；

进一步，余热轧制过程中，径轴复合轧环机的主辊转速为0.5-0.8 rad/s，芯辊进给速度为1-30 mm/s；

进一步，所述热处理为采用余热轧制得到的环坯的余热淬火，淬火完成后进行回火处理；

进一步，所述液态模锻模具的型腔形状与环件的形状相似，在液态模锻模具的设计时，选取内/外截面上形状简单的一侧作为定位基准面，并根据余热轧制时轧辊与近终截面环件接触的形状设置液态模锻模具的型腔，且液态模锻模具型腔的闭合尺寸与环件最终截面尺寸相比：液态模锻模具的径向尺寸大于环件的径向尺寸，液态模锻模具的轴向尺寸小于环件的径向尺寸；

进一步，所述余热轧制的辗扩比≥1.4，控制轧制后的近终截面环件的内孔偏心度≤3°。

本发明的有益效果为：

本发明的轴承环件的液态模锻轧制复合成形方法采用熔炼→液态模锻→余热轧制→热处理→粗磨→精磨的工艺流程，该方法首先熔炼轴承钢溶液，随后采用液态模锻工艺得到近终截面环件，并利用环件凝固的余热直接辗扩成形，与传统工艺相比，具有以下优点：

1）短流程，有效提高生产效率；

2）无冲孔工序，轴承钢环件的复杂截面依靠液态模锻模具与轧辊孔型共同保证，显著提高材料利用率，实现近终成形；

3）液锻环件组织状态显著优于普通铸造环件，辅以后续的热轧制成形可充分保证环件材料的锻态改性，获得细密且均匀化的组织；

4）精整工序有效保证环件截面尺寸和表面精度，避免机加工造成环件流线切断的问题，显著提高综合力学性能；