軸承套圈熱縮口工藝的研究與開發(fā)

文／楊偉·浙江五洲新春集團(tuán)股份有限公司

通過對我國軸承套圈鍛造工藝現(xiàn)狀的分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的部分鍛造工藝存在一些問題，比如對一些外套內(nèi)孔尺寸小于內(nèi)套擋邊外徑尺寸的軸承產(chǎn)品，鍛造過程常采用套鍛+冷縮口工藝或塔鍛+車加工分離工藝，此種產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝存在資源浪費、成本增加、材料成材率低的情況。我們積極致力于軸承套圈鍛造工藝的優(yōu)化研究，結(jié)合公司現(xiàn)有設(shè)備配置情況，研究出了一種針對中小軸承套圈鍛造的熱模鍛熱縮口生產(chǎn)線，有效解決了采用套鍛+冷縮口工藝資源浪費、生產(chǎn)周期長及采用塔鍛+車加工分離工藝成本增加、成材率低的問題。

熱模鍛熱縮口生產(chǎn)線

軸承套圈毛坯的需求量大，質(zhì)量要求高，直徑范圍在85 ～130mm 之間的圓錐滾子軸承、角接觸軸承及深溝球軸承，適合在HGP1000W 熱模鍛壓力機上進(jìn)行生產(chǎn)。HGP1000W 熱模鍛壓力機是國產(chǎn)先進(jìn)的自動化多工位精密熱模鍛設(shè)備，如圖1 所示，總成形噸位為10000kN，集成了鐓粗、成形、切底、分套4 個工位，行程數(shù)為每分鐘10 ～12 件，適合于精密鍛件的大批量生產(chǎn)。熱縮口工藝基于HGP1000W 生產(chǎn)線進(jìn)行工藝路線延伸研究開發(fā)，現(xiàn)已實現(xiàn)了中小軸承套圈熱鍛+熱縮口工藝的大批量生產(chǎn)。

圖1 HGP1000W 熱模鍛壓力機+熱縮口機生產(chǎn)線

主要工藝流程

下料

為保證每個料段的下料重量和斷面質(zhì)量，采用高速精密棒料剪切機進(jìn)行溫剪切下料。將材料加熱至(580±50)℃溫度范圍進(jìn)行下料，通過控制中頻感應(yīng)加熱速度，上、下刀板之間間隙以及刀板使用壽命，我司可保證料段下料重量誤差控制在5‰克以內(nèi)，料段斷面傾斜度控制在1.5°以內(nèi)，料段毛刺可控制在0.5mm×0.5mm 以內(nèi)。

鍛造

鍛造時，每個圓棒料通過自動翻料裝置自動送料，經(jīng)中頻感應(yīng)加熱爐進(jìn)行加熱，鍛造變形工藝如圖2 所示，首先進(jìn)行模外鐓粗，去除氧化皮，然后終鍛成形，再進(jìn)行切底和分離，最后將分離后的外套進(jìn)行熱縮口。

圖2 鍛造變形工藝

熱縮口

熱縮口是將上工步經(jīng)熱模鍛壓力機分離后的外套產(chǎn)品，在熱態(tài)下直接進(jìn)行徑向擠壓，使外徑、內(nèi)徑減小，高度增高的過程。熱縮口機(圖3)為四拉桿臥式液壓機，配加自動送料、出料機構(gòu)，產(chǎn)品流轉(zhuǎn)采用“右進(jìn)左出”模式，實現(xiàn)全自動縮口。熱縮口機上設(shè)有循環(huán)冷卻裝置，對縮口模具進(jìn)行充分冷卻，提高模具使用壽命。

圖3 熱縮口機立體示意圖

工藝優(yōu)勢

簡化生產(chǎn)工藝流程

與常規(guī)套鍛+冷縮口工藝比較而言，新工藝省去了酸洗、磷皂化及去應(yīng)力退火工序，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，大大提高生產(chǎn)效率。套鍛+冷縮口工藝主要流程見圖4，套鍛+熱縮口工藝主要流程見圖5。

圖4 套鍛+冷縮口工藝主要流程

圖5 套鍛+熱縮口工藝主要流程

制造成本降低

采用熱縮口工藝較常規(guī)冷縮口工藝省去了酸洗、磷皂化及去應(yīng)力退火工序，制造成本每噸可節(jié)約1000 元。

模具壽命提升

采用熱縮口工藝較冷縮口工藝縮口模具壽命提升2.5 倍左右，具體數(shù)據(jù)見表1。

表1 冷、熱縮口工藝模具壽命對照表

車削余量減小，車加工效率提升

常規(guī)套鍛工藝生產(chǎn)的外套產(chǎn)品，因外套上、下兩端壁厚不同，內(nèi)、外套分離后，外套外徑會有一定的錐度，采用熱縮口工藝縮口后外徑錐度得以改善，外徑余量較常規(guī)套鍛工藝可單邊壓縮0.2 ～0.3mm。

節(jié)約材料

較常規(guī)塔鍛+車加工分離工藝而言，省去了內(nèi)、外套連接過渡處材料，車刀厚度按照2.3mm 計算，采用熱縮口工藝，每套產(chǎn)品可節(jié)約材料20 克左右。

提高軸承使用壽命

采用熱模鍛+熱縮口工藝生產(chǎn)的毛坯可改善鍛件內(nèi)部組織纖維走向，鍛造流線連續(xù)、分布合理，滿足質(zhì)量要求，如圖6 所示。

圖6 外套熱縮口前后鍛造流線對比

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結(jié)束語

采用熱模鍛+熱縮口工藝，可獲得與產(chǎn)品尺寸相近的毛坯，能夠有效降低材料消耗，提高材料利用率，減少車加工余量，簡化產(chǎn)品工藝流程，縮短產(chǎn)品制造周期，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。與此同時，還可提高軸承套圈的內(nèi)部質(zhì)量(包括材料的致密度、金屬纖維流線分布、晶粒度和形變熱處理等)，延長了軸承的使用壽命。

通過以上工藝研究，我司現(xiàn)已實現(xiàn)了熱縮口工藝在熱模鍛壓力機上的批量化生產(chǎn)。現(xiàn)在8 小時班產(chǎn)平均可達(dá)3500 ～4000 件，新工藝促進(jìn)了企業(yè)的良性發(fā)展，值得鍛造行業(yè)借鑒和推廣。