影响轴承钢质量的关键成分和夹杂物及其控制

 氧对轴承钢质量的影响及其控制

 轴承钢中的夹杂物及其控制

 轴承钢中残余铝的控制

 轴承钢中残余钛的控制

 硫含量

 钢中碳化物缺陷

1 氧对轴承钢质量的影响及其控制

钢中wT.O=10×10-4%轴承钢的疲劳寿命比wT.O=40×10-4%提高10倍。wT.O=5×10-4%的疲劳寿命比wT.O=40×10-4%提高30倍。轴承钢生产的关键在于脱氧。

冶炼过程中应注意的问题

 初炼钢液实现低氧化和低温化；

 强化初炼钢水的预脱氧；

 采用SiC和Al粉进行扩散脱氧；

 精炼中期，钢中氧含量降低，Al也随之降低，采用喂Al线的方法添加Al；

 选择合适的精炼渣系；

 防止二次氧化；

 合理的吹氩制度；

 控制适当的残铝量；

 确保足够的真空度和真空时间。

2 轴承钢中的夹杂物及其控制

 钢中非金属夹杂物数量和组分的变化

 钢中硫化物夹杂对轴承钢质量的影响

 工艺参数对钢中夹杂物含量的影响

 浇注过程中夹杂物的控制

钢中非金属夹杂物数量和组分的变化

 钢中大于5μm的夹杂物在真空后大部分被去除。夹杂物数量比真空前少1/3；

 SKF研究发现：出钢后15min夹杂主要由Al2O3和Al2O3•SiO2•MnO组成，来自电弧炉出钢的预脱氧产物；真空前——Al2O3•CaO夹杂，是Al2O3和铁合金Ca-Si中的钙的反应产物；真空后——夹杂中的Al2O3•CaO往往包着一层MgS，Mg来自真空下的耐材，并与Al2O3生成Al2O3•MgO。

钢中硫化物夹杂对轴承钢质量的影响

 有益

 有害

 对钢的疲劳寿命影响不大

工艺参数对钢中夹杂物含量的影响

 电炉出钢温度

 搅拌时间

 铝脱氧工艺

Ascometal公司认为，对于轴承钢的精炼，应把重点放在：选择碱性耐材钢包内衬；最大限度地去除炉渣；尽早形成非常低氧势的脱氧精炼渣；控制气体搅拌，使夹杂物上浮。

浇注过程中夹杂物的控制

 模铸——重点放在避免钢包和锭模之间钢水流的二次氧化；最大限度地避免钢水和耐材的作用；最大限度地避免钢包渣、保温剂或浇注保温渣的卷入；

 连铸——检测钢包中的下渣量；吹氩保护，防二次氧化；选用优质的耐材。

3 轴承钢中残余铝的控制

 金属铝及AlN溶于酸，用[Al]S表示。终脱氧用Al是获得低氧含量的钢液和保证钢中有合适[Al]S。[Al]S高——保护条件不好易二次氧化增加Al2O3夹杂；[Al]S低——Si的二次氧化及钢液随温度降低溶解氧析出，产生含SiO2很高的粗大玻璃质硅酸盐夹杂。如果要使钢材晶粒细化，获得高强韧性，残余铝可高些。对渗碳轴承钢来说，残余铝需要控制得高些；对于高碳轴承钢对此控制要求不太高。

4 轴承钢中残余钛的控制

 钛对于高碳铬轴承钢有害，在钢中以Ti(C，N)、TiC、TiN存在呈坚硬的菱角。在相同尺寸下，危害大于Al2O3；

 实践证明，wTi超过50×10-4%，轴承疲劳寿命明显下降。电弧炉生产中，N高——更严格控制残Ti；

 国外SKF3标准规定wTi≤0.003%；

 大生产轴承钢钛含量不高于50×10-4%，对疲劳寿命几乎无影响，高于此值，TiN与氧化物作用，或簇状TiN本身之间的作用，导致显微裂纹发生率增加，恶化疲劳强度；

 日本高周波公司开发低钛为特色的SUJ2KRF钢wTi≤18×10-4%，寿命比普通轴承钢提高2倍；

 日本住友公司对不同钛和氧含量的钢管试验证明，低氧和低钛有利于轴承使用寿命的提高。

5 硫含量

 许多人认为硫含量不会影响轴承寿命，甚至能减轻氧化物的有害作用。但随着纯净钢的提高，氧化物夹杂含量减少，硫化物的有害作用逐渐表现出来

 日本一家著名微型轴承企业要求硫含量不高于0.003%

 瑞典SKF——0.015%

 宝钢——0.008%

6 钢中碳化物缺陷

 碳化物缺陷包括液析碳化物、带状碳化物和网状碳化物，其危害相当于夹杂物；

 碳化物缺陷主要起源于钢在凝固过程中的偏析，控制和减少凝固偏析是控制和减少碳化物缺陷的关键环节；

 采用合理的加热、轧制和热处理工艺可进一步改善碳化物结构和形态，减轻其危害。

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轴承外观的质量要求

1、轴承零件不允许有裂纹、锐边、毛刺和锈蚀；滚道不允许有上道工序加工痕迹；内外圈、钢球工作面超精纹路应均匀一致，不允许有擦伤、碰伤；

2、轴承零件配合表面磨削纹路应规则一致，不允许有螺旋纹、振纹、阴阳脸及打磨痕迹，不允许出现支承印及明显的测量痕迹，不允许有磕碰伤和明显色泽差异。

3、零件表面不允许有氧化皮。套圈倒角、内外径、外内径要求亮化处理。

4、轴承套圈零件经酸洗后，工作表面不应有烧伤，配合表面不应有未经酸洗可见的烧伤痕迹且不影响硬度检测。

5、装配倒角。

a.装配倒角尺寸、倒角形状应符合我方产品图纸规定。

b.倒角表面无锈蚀和磕碰伤。

6、钢球

钢球外观质量标准应符合JB/T10861 标准要求。

7、保持架

外观表面应平整、光滑、无毛刺、无碰伤、无锈蚀和明显色差，不允许有压伤、挫伤、变形及砂眼等外观缺陷。

(运转世界大国龙腾 龙出东方 腾达天下 龙腾三类调心滚子轴承 刘兴邦CA CC E MB MA)

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磨削加工质量分析和判断

1． 宽度尺寸偏差在大

由于宽度尺寸偏差超出工艺要求应判为废品（在实际生产中宽度尺寸过小，只得报废，宽度尺寸大，可进行返修加工成合格品）。造成废品的原因，主要是操作不当，如仪表没对好，跑表，进刀量太大或进刀太猛等，这都会产生本工序废品。另一种情况是操作工按工艺要求磨非基准端面，然后又按工艺要求磨完基准端面后，套圈已到了工艺要求尺寸，但端面仍有：“黑皮”存在，这应判为废品。这废品属于上工序废品。

宽度尺寸偏差大对下工序磨加工沟道产生位置偏差和影响轴承成品高度。

2． 宽度变动量大

宽度变动量超过了工艺要求应判为废品。造成本工序产生废品原因有砂轮主轴与挡圈不垂直，工件不清洁或有毛刺等都会造成宽度变动量大。

宽度变动量超差对下工序有一定影响，如磨削外径时，外径表面母线对基准端面倾斜度的变动量产生误差。磨削沟道时，沟道对基准端面的平行度产生误差。

3． 单一外（内）径偏差大

由于 外径偏差超过了工艺要求应判为废品。造成本工序废品原因有“合温”没掌握好，磨削深度过大，砂轮已磨损或修整不好，操作或调整失误等等。外（内）径偏差大直接影响轴承与主机（机械设备）的配合，磨削沟道时影响“R”形状。

4． 单一径向平面外径变动量大

由于此项超出工艺要求应判为废品。其产生原因有导轮没修圆，导轮径向摆过大，工件中心低于导轮中心，砂轮磨钝，砂轮轴振摆，毛坯椭圆过大，纵向进给太快等。

本工序的废品对下工序有影响，在磨削沟道时产生沟道直径变动量超差，影响沟道圆度误差等。

5． 圆度误差过大

圆度误差超过了工艺要求应判为废品，产生废品原因有工件中心过低或过高（过低或过高产生棱圆面），毛坏圆度误差，砂轮推动过大，贯穿磨削次数小，导轮旋转速度不合适，磨削淡化度过大和纵向进给过快，托板太薄或已磨损。

圆度误差大对下工序加工有影响，在磨削沟道时，影响沟道圆度误差，单一径向平面内沟道直径变动量等。

6． 外圆表面母线对基准端面倾斜度变动量大

该误差超过了工艺要求后应判为废品，产生废品原因有毛坯本身误差大、磨削“火花”调整得不好而造成工件“离缝”、纵向送料不均匀、工件端面有碰伤或端面过窄、磨削深度过大或贯穿磨削次数过小等。

本工序废品对下工序加工有影响，在磨削沟道时影响外圈沟道对端面的平行度，沟道圆度误差，单一径向平面内沟道直径变动量等。

7． 内圈基准端面对内孔的跳动大

由于该误差超过了工艺要求应判为废品。废品产生的原因有主轴旋转精度低，工件端面有碰伤或污物，毛坯本身有误差，无心夹具的磁力不足，无心夹具调整不当等。

本工序产生的废品对下工序的沟道磨削会产生沟道对端面平行度误差、以及会产生单一径向平面内沟道直径变动量误差等。

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轴承装配后质量分析与判断

一． 尺寸精度超差
内径、外径尺寸在成品检查中有超差可能，主要原因：
1． 前工序的产品漏检。
2． 装配检查环境温差变化大。
3．标准件与套圈恒温不够。
4．磨加工与成品检查使用标准件不合格。
轴承内径尺寸过大，应判为不合格产品，内圈报废。内径尺寸过小，应判为不合格产品，但可以返工修磨，使其成为合格品。轴承外径尺寸过大，可通过重新修磨，使其成为合格。但外径尺寸过小，应判为不合格轴承，外圈报废。
二．   旋转精度超差
产生旋转精度超差的原因有：
1． 套圈在磨加工时，沟道中心平面对基准端面平等度已超差。
2． 内外沟道表面有伤、有脏物。
3． 内外套圈基准面有伤。
4． 内外沟道直径变动量较大。
5． 装最后一球时，会使外圈变形，或使钢球表面卡伤。
6． 可能装有混球，钢球直径差过大。
7． 保持架变形。
8． 沟形状变形。
Kia和Kea超差而报废较少，即使有是由于单个套圈的沟道对内径或外径厚
度变动量超差。但是Sia和Sea超差而报废较多。为了减少损失，往往通过拆零件重新组合装配可得到一定改善。Sd和SD超差只能报废。
三．   轴承灵活性不好
轴承灵活性不好，其主要原因有：
1． 铆合时轴承内部进入污物。
2． 铆合时压力太重，使保持架变形。
3． 模具受力不均，使保持架受压不均，产生变形。
4． 铆钉直径超差，长度超差，使铆合时，同一保持架铆钉变形量不等，使保持架变形。
5． 保持架球窝尺寸超差，使钢球转动无足够的径向间隙。
6． 合套时径向游隙太小。
7． 个别出现混入大球，不能转动等。
四．   径向游隙超差
    按径向游隙要求进行合套，出现径向游隙超差，主要原因有：
1． 套圈尺寸分选的数值不准确，由于分选中的偶然误差，测量系统误差等造成。
2． 套圈尺寸分选的数值不准确，由于分选中的偶然误差，测量系统误差等造成。
3． 套圈沟道曲率半径超差。
4． 测量轴向游隙、钢球等分不均、位置不正确、手推力不一致。
5． 轴承清洁度不够。
6． 套圈沟道几何尺寸偏差过大。
7． 保持架中心圆超差过大。
游隙过大和过小均为不合格产品。但可以返工，重新配套来达到合格的游
五．轴承锈蚀
轴承锈蚀为外观质量不合格。其产生原因是轴承零件保存不当产生锈蚀；装配过程中防锈工艺执行不严；特别是梅雨季节操作者不带手套作业；装配作业间空气相对湿度过大；清洁度较差等。
    产生锈蚀的产品可进行擦锈处理，使其成合格品。锈蚀太大只得报废或降低精度等级。

附表二

测量轴承Kia 和Sia时施加的中心轴向载荷

轴承公称内径  d（mm）

载荷 （N）

超过

到

最小

3

6

2

6

10

3

10

30

10

30

50

20

50

80

25

80

100

25

 

 

附表三

测量轴承Kea 和Sea时施加的中心轴向载荷

轴承公称外径 D（mm）

载荷（N）

超过

到

最小

6

10

3

10

18

5

18

30

10

30

50

15

50

—

20

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