一促弯、軸承熱處理技術(shù)的發(fā)展趨勢

　　軸承熱處理直接關(guān)系著后續(xù)的加工質(zhì)量，以致最終影響零件的使用性能及壽命，同時軸承熱處理又是軸承制造中的能源消耗大戶和污染大戶备韧。軸承的熱處理裝備直接影響軸承熱處理質(zhì)量，以及能源消耗和污染痪枫。近年來织堂，隨著科技的進步，熱處理技術(shù)的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

　∧坛隆（1）清潔熱處理 熱處理生產(chǎn)形成的廢水易阳、廢氣、廢鹽吃粒、廢油及電磁輻射等均會對環(huán)境造成污染潦俺。解決熱處理的環(huán)境污染問題，實行清潔熱處理（或稱綠色環(huán)保熱處理）是熱處理技術(shù)發(fā)展的方向之一声搁。這對于熱處理的氣氛黑竞、淬火油和清洗設(shè)備都提出了高要求。

　∮纫鳌（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)定性拘能，實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量分散度很兴⒄（或為零）、熱處理畸變?yōu)榱懵裸澹瑴p少磨削留量提高生產(chǎn)效率铭懂，節(jié)約材料。實現(xiàn)精密熱處理必須有良好的爐溫均勻性笆低、控溫準確性肉诚，以及淬火劑良好的冷卻性和穩(wěn)定性。實現(xiàn)軸承的精密熱處理可以走整體淬火和感應(yīng)淬火兩條路忌挺。

　∪贰（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)化熱處理工藝嫂藏，提高工藝產(chǎn)量榔夹，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峻胞，例如充分利用廢熱答渔、余熱，有些廠家已利用鍛造余熱進行軸承零件的球化退火侥涵；采用耗能低沼撕、周期短的工藝替代周期長、耗能大的工藝等芜飘；下貝氏體淬火工藝在一定程度上务豺、一定范圍內(nèi)，用較短的貝氏體淬火工藝替代了周期長燃箭、耗能大的滲碳工藝冲呢。

　　（4）少無氧化熱處理 由采用保護氣氛加熱替代氧化氣氛加熱到精確控制碳勢招狸、氮勢的可控氣氛加熱敬拓，熱處理后零件的性能得到提高，熱處理缺陷如氧化裙戏、脫碳和裂紋等大大減少乘凸，熱處理后的精加工留量減少，提高了材料的利用率和機加工效率累榜。真空加熱氣淬营勤、真空或低壓滲碳、滲氮癣辉、氮碳共滲及滲硼等可明顯地改善工件質(zhì)量模鹿，減少畸變，提高壽命。

　　二挚雾、軸承熱處理裝備

　　1.退火設(shè)備

　　現(xiàn)階段我國的退火設(shè)備是氧化爐和保護氣氛爐共存赔膳，氧化爐多于保護氣氛爐；周期爐和連續(xù)爐共存钩氓，且周期爐多于連續(xù)爐诸谨。美國、英國织刹、日本等國家早在20世紀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颖脸，縮短退火周期，節(jié)約能源佛岛，并提高退火質(zhì)量翩赐。隨著軸承零件加工技術(shù)的發(fā)展，以及精密鍛造和精密輾擴（冷輾）工藝的采用烫饼，零件毛坯的加工精度越來越高猎塞，由此帶來了對保護氣氛退火的需求。軸承行業(yè)應(yīng)迅速推廣保護氣氛球化退火杠纵，以減少退火后的氧化脫碳，提高加工效率钩骇，節(jié)材節(jié)能比藻，降低成本。

　　2.常規(guī)馬氏體淬火的工裝設(shè)備

　　現(xiàn)階段我國軸承行業(yè)常規(guī)馬氏體淬火的工裝設(shè)備參差不齊倘屹，從保護介質(zhì)上可分為無保護介質(zhì)的氧化爐银亲、可控氣氛爐和真空爐。無保護介質(zhì)的氧化爐占軸承熱處理裝備的25%左右纽匙，有保護介質(zhì)的少無氧化爐占軸承熱處理裝備的50%左右务蝠，可控氣氛爐占軸承熱處理裝備的20%左右，真空爐占軸承熱處理裝備的5%左右烛缔。從生產(chǎn)周期上可分為周期爐和連續(xù)爐馏段。

　　近幾十年來，馬氏體淬火的工裝設(shè)備發(fā)展主要集中在以下幾個方面：

　〖伞（1）自動化生產(chǎn)線 目前亭颈，國內(nèi)采用的自動生產(chǎn)線按其結(jié)構(gòu)（或工件在爐中的運動方式）可分為：有馬弗網(wǎng)帶爐、無馬弗網(wǎng)帶爐叶刮、鑄鏈爐悠蹬、輥底爐、滾筒爐網(wǎng)帶爐和轉(zhuǎn)底爐系列生產(chǎn)線搓捅，上料跛拌、前清洗、保護氣氛（或可控氣氛）下加熱、淬火却痴、后清洗（有時還進行二次深冷輥底爐進行二次深冷）及回火均自動完成彩淮。生產(chǎn)線自動化程度及控制精度高，處理后工件的質(zhì)量均勻咏逛，整條熱處理生產(chǎn)線可作為軸承自動生產(chǎn)線的一部分使用懊潜。不同的熱處理生產(chǎn)線根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點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预隆；轉(zhuǎn)底爐適用于小批量軸承套圈乔蜀；輥底爐配有自動升降淬火裝置，適用于壁厚較大的軸承零件膳灶；滾筒爐適用于滾動體及小型套圈咱士。

　　（2）多用爐 即可在可控氣氛下滲碳或碳氮共滲轧钓，又可在保護氣氛下淬火序厉，完成工件的無氧化淬火工藝過程。它是一種周期爐毕箍，主要適用于小批量弛房、多品種的軸承零件熱處理。

　《獭（3）感應(yīng)加熱淬文捶、回火設(shè)備 感應(yīng)加熱具有加熱速度快、節(jié)能和變形小等優(yōu)點媒咳，處理后的工件具有一些常規(guī)加熱所沒有的性能粹排。我國現(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，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亥揖，配合高壓氣淬可控制工件的冷卻及變形，避免了油淬帶來的環(huán)境污染問題今捕，實現(xiàn)清潔熱處理。另外渡表，真空熱處理后娶讽，工件的顯微組織更加細小均勻，表面與心部組織一致赐罪，硬度均勻涉等，有利于軸承疲勞壽命的提高。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详础，在我國軸承熱處理領(lǐng)域應(yīng)用較廣程挑。真空爐的發(fā)展趨勢是超高壓氣淬火代替油淬火酝螃，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。

　‰（5）淬火冷卻介質(zhì)及裝備 淬火介質(zhì)可分為三大類：油基疾隙、水基和氣體淬火介質(zhì)。油基淬火介質(zhì)是最常用的淬火介質(zhì)颈侈。普通的淬火油是N32或N22全系統(tǒng)損耗用油鸯两，為提高其冷卻性能、抗老化性能长豁、光亮性能和高溫性能等分別加入催冷劑钧唐、清洗劑、光亮劑和抗氧化劑匠襟，形成了快速油钝侠、快速光亮油和高溫分級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酸舍；另外帅韧，還有低揮發(fā)性的真空淬火油。油基淬火介質(zhì)的缺點是在淬火過程中產(chǎn)生油煙造成空氣污染啃勉，在隨后的清洗過程中造成水污染忽舟。

　　水基淬火介質(zhì)是由有機聚合物、抗腐蝕劑和其他添加劑組成的水溶液璧亮。通過改變有機聚合物的類型和濃度可得到不同的冷卻特性萧诫，以適合于不同軸承零件的淬火冷卻要求。在淬火冷卻過程中枝嘶，有機物附著在零件表面，可減少零件淬火開裂的危險性蟹梗，且不產(chǎn)生油煙膜暴，清洗方便，無污染尚稍，是淬火介質(zhì)的發(fā)展方向道暑。

　　氣體淬火是采用惰性氣體為介質(zhì)（常用的氮氣），把壓縮氣體通過特殊設(shè)計的噴嘴噴射到工件表面竭珊，以實現(xiàn)工件的淬火冷卻人蕊。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。氣體淬火比水基淬火更潔凈震头，且成本更低锤镀，其關(guān)鍵技術(shù)是噴嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計。我國氣體淬火在軸承領(lǐng)域還處于起步階段殊青，在噴嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)方面還有一定差距手索。

　　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。我國現(xiàn)階段淬火冷卻裝備控制參數(shù)較少，一般只對油溫和油的循環(huán)進行控制唱枝。國外對常用的淬火油槽實行多參數(shù)控制貌嫡，如油溫、油的冷卻特性该溯、油的循環(huán)與攪拌的方向岛抄，以及速度、工件入油的方式等狈茉，以求得到最佳的淬火組織與性能夫椭，同時把變形減小到最小程度。我國一些軸承廠家也在嘗試多參數(shù)控制论皆，特別是通過對圓錐軸承進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益楼。

　　多工位自動淬火壓床在我國已應(yīng)用，但自動化程度趕不上國外点晴。

　「蟹铩（6）清洗設(shè)備 清洗通常是油淬后的必備工序。連續(xù)生產(chǎn)線所用的清洗設(shè)備一般完成熱皂水浸泡粒督、清水噴淋和熱風烘干等過程陪竿，并帶有油水分離裝置。在先進的清洗設(shè)備中屠橄，烘干前還加有二次冷卻裝置（配有制冷設(shè)備播窒，溫度在5～10℃之間可調(diào)），以減少殘留奧氏體的含量筷资，提高尺寸的穩(wěn)定性挨这。我國現(xiàn)階段的清洗設(shè)備主要采用高壓清洗液清洗，這種清洗對不通孔和小的油溝無效胃宰，往往造成回火油煙多嘹冀、污染大，有時還造成著火垦适。

　　真空清洗是近年來發(fā)展起來的清洗設(shè)備朽突。該類清洗設(shè)備的優(yōu)點是：清洗效果好，尤其是對結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件的清洗效果更為顯著矛塑，清洗后工件表面光亮析口；安全、清潔媳厕，清洗液為清水乱归，不添加對環(huán)境有害的氯化物和石油類溶劑；自動化程度高听想，且可利用清洗加熱替代低溫回火腥刹，節(jié)省回火費用马胧。近年來，超聲波清洗衔峰、渦流清洗在熱處理上的應(yīng)用效果也很好佩脊。

　　3.貝氏體等溫淬火裝備

　　根據(jù)軸承加工的特點，所使用的設(shè)備主要有兩大類：自動生產(chǎn)線和周期爐垫卤。

　⊥谩（1）自動生產(chǎn)線 品種少、批量大的軸承適合自動化生產(chǎn)穴肘，如鐵路軸承的生產(chǎn)多使用自動生產(chǎn)線歇盼。自動生產(chǎn)線主要由保護氣氛加熱爐和等溫淬火槽組成，其中等溫淬火部分所用設(shè)備按運送工件的動作又可分為三類：轉(zhuǎn)底式评抚、推盤式及輸送帶式豹缀。由愛協(xié)林公司開發(fā)的轉(zhuǎn)底式、推盤式等溫淬火設(shè)備是把轉(zhuǎn)底或推盤機構(gòu)置于等溫鹽浴中慨代，工件按一定的節(jié)拍進出邢笙，記憶控制順序出料，動作由PLC程序控制品昭。該類設(shè)備自動化程度高越化，但投資大。

　∈倘凇（2）周期式等溫淬火設(shè)備 軋機軸承由于品種多疚逝、批量小，中小型軋機軸承生產(chǎn)廠家多采用箱式爐或井式爐+淬火冷卻槽+等溫槽+清洗槽崇夫，也有采用箱式爐+多個等溫槽誊爵。該配置投資少，適用性強缭涣，但勞動強度大稻悴，安全性差。目前脆号，在貝氏體等溫淬火大力推廣之際，以貝氏體等溫淬火替代滲碳鋼用在負荷較小的軋機軸承上在我國已成功得到應(yīng)用晤哩。

　　4.保護氣氛及控制

　　隨著對工件淬火后表面質(zhì)量要求的提高寝话，保護（可控）氣氛加熱越來越普及，包括退火在內(nèi)的熱處理均采用保護（或可控）氣氛加熱侈净。20世紀70年代尊勿，主要采用吸熱式氣氛。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%畜侦、?(H2）37%～42%元扔、余量N2的保護氣氛躯保，這種氣氛在我國軸承熱處理領(lǐng)域還有應(yīng)用。氮基丙烷氣氛在我國軸承領(lǐng)域的熱處理淬火線上應(yīng)用最廣澎语，氮甲醇氣氛的組份與吸熱式氣氛相近途事，以氮-甲醇為代表的氮基氣氛在網(wǎng)帶爐上應(yīng)用較多。90年代擅羞，出現(xiàn)了把空氣和碳氫化合物直接通入高于800℃爐膛內(nèi)的產(chǎn)氣方法尸变，即直生式氣氛。通過研究發(fā)現(xiàn)减俏，這種含有高CH4成分的氣氛召烂，雖然其氣體反應(yīng)達不到類似于吸熱式氣氛的平衡程度，但其碳的傳輸能力還是由氣氛中CO與H2的含量來控制娃承，用氧探頭結(jié)合CO2分析儀進行碳勢控制是可以實現(xiàn)的奏夫。直生式氣氛的主要優(yōu)點是大量節(jié)省了原料氣消耗量，據(jù)統(tǒng)計這種氣氛無論用在周期式氣氛爐還是連續(xù)性氣氛爐上倒灰，其原料氣消耗節(jié)省費用均可達70%左右艳杯。今天，全球約有300多臺套氣氛爐使用這種氣氛進行滲碳挑卫、碳氮共滲和保護氣氛淬火等多種熱處理猛屋。直生式氣氛在我國軸承領(lǐng)域多應(yīng)用在滲碳領(lǐng)域。

　　近幾年的實際應(yīng)用表明贩普，氧探頭的使用壽命是不好確定的颗手，氧探頭測量的碳勢與實際值之間差異也是不可預(yù)見的。因此研脸，可控氣氛有時因為氧探頭的失效而不可控叨连，造成脫碳氧化等缺陷。我國現(xiàn)階段常采用定期校驗其測量精度或怜，不利于爐子實現(xiàn)全自動化矛唤，有時甚至會影響正常生產(chǎn)。

　　鑒于上述原因归衫，國外開發(fā)了一個雙重測量系統(tǒng)怜腊，其中一個帶標準氧探頭用于正常的控制碳勢，另一個獨立測量系統(tǒng)用于檢測這個氧探頭的工作狀況蔫缸，即這兩個系統(tǒng)分別測量氣氛的碳勢腿准，當結(jié)果出現(xiàn)很大偏差時，就會報警拾碌。第二個測量系統(tǒng)工作元件可以是CO2紅外分析儀吐葱，也可以是一個微型氧探頭（λ—探頭）。迄今為止校翔，已有許多氣氛爐安裝了這種雙重測量系統(tǒng)弟跑。

　　綜觀整體灾前，國內(nèi)軸承熱處理技術(shù)和裝備較發(fā)達國家還有很大距離，特別是在退火裝備上差距更大孟辑。軸承熱處理技術(shù)和裝備較其他行業(yè)也有一定距離哎甲，提高軸承質(zhì)量關(guān)系到中國裝備制造業(yè)的振興。

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