在機(jī)械行業(yè)特別是汽車行業(yè),軸承經(jīng)常可見,是使用廣泛的機(jī)械部件,隨著國內(nèi)汽車行業(yè)的逐步興起,吉利、比亞迪、東風(fēng)等等大型汽車企業(yè)年產(chǎn)值每年以翻翻的速度增長,對軸承的熱處理也變得頻繁和重要起來,因為汽車在很多地方都需要軸承的工作才能完成,比如轉(zhuǎn)向器,發(fā)動機(jī),變速箱等都能看到它的身影。作為汽車上至關(guān)重要的部件,對軸承的性能要求也越來越高。這在使用高頻感應(yīng)加熱設(shè)備系列對軸承進(jìn)行熱處理上的要求就看的出來。
下面,張家港市塘橋金達(dá)電子設(shè)備廠根據(jù)多年生產(chǎn)制造感應(yīng)加熱設(shè)備的工作經(jīng)驗和所掌握知識,從汽車軸承的材料、熱處理設(shè)計、熱處理工藝、熱處理裝備、熱處理技術(shù)力量和熱處理發(fā)展方向等方面,對汽車軸承熱處理技術(shù)做簡要闡述。

一.軸承設(shè)計及工藝
(1)CQI-9質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)推廣
國內(nèi)像吉利,比亞迪等大型汽車廠家,在軸承的熱處理技術(shù)上已經(jīng)達(dá)到了國際標(biāo)準(zhǔn),但對熱處理過程參數(shù)的精確控制、淬火介質(zhì)使用和熱處理設(shè)備保障能力等方面重視不夠,跟國外相比軸承質(zhì)量還是有一定的差異。國外先進(jìn)企業(yè)已普遍實(shí)施的CQI-9質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),在國內(nèi)只限于個別企業(yè)的選擇性試用,包括國外企業(yè)的一些審核因素。
(2)個體化、差異化設(shè)計缺乏
根據(jù)軸承的使用要求設(shè)計軸承,針對不同的個體使用不同的、差異化的設(shè)計理念,以滿足軸承的實(shí)際工況要求。國內(nèi)軸承個體化和差異化設(shè)計方面仍顯不足。另外,軸承的熱處理設(shè)計也是影響軸承壽命的重要因素。軸承包含的四大件:外圈、內(nèi)圈、滾動體和保持架。國外先進(jìn)軸承企業(yè)對內(nèi)外圈和滾動體都有不同的硬度要求,國內(nèi)很多生產(chǎn)汽車軸承的頂級企業(yè)對此已開始嘗試,但受制于軸承通用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高碳鉻軸承鋼滾動軸承零件熱處理技術(shù)條件》中的硬度要求范圍,在軸承零件硬度設(shè)計上有局限性。同時,行業(yè)內(nèi)就目前國內(nèi)技術(shù)水平和熱處理工藝來看還不能達(dá)到相應(yīng)的要求。
(3)節(jié)能新工藝的應(yīng)用
雖然感應(yīng)加熱已經(jīng)興起很久,但是由于技術(shù)水平的現(xiàn)狀,很多行業(yè)依然使用傳統(tǒng)的熱處理工藝:820~860℃淬火、油淬和200℃以下回火。整個工藝流程約4.5~5.5H。該工藝已沿用近四五十年。隨著節(jié)能環(huán)保的呼聲越來越高,作為耗能大戶的軸承熱處理行業(yè),也開始嘗試對軸承經(jīng)典熱處理工藝進(jìn)行研究和改善,研究核心是改變和提高淬回火溫度,縮短工藝流程時間。同時嘗試使用非油淬火介質(zhì),如鹽浴、水溶性介質(zhì)等,以擴(kuò)大熱處理加工范圍,使熱處理變形更有規(guī)律。
(4)與國際標(biāo)準(zhǔn)的有效接軌
國內(nèi)軸承熱處理使用最廣泛的JB/T1255-2000《高碳鉻軸承鋼滾動軸承零件熱處理技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn),又要經(jīng)歷十年一次的換版。在2009年西安召開的軸承熱處理行業(yè)會上,軸承標(biāo)準(zhǔn)歸口單位——洛陽軸承研究所,已明確提出JB/T1255-2000標(biāo)準(zhǔn)的修訂要求,對網(wǎng)狀碳化物級別、殘留奧氏體數(shù)量、脫碳層深、淬回火馬氏體組織視場倍數(shù)等做出修訂,以接近國際標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)修訂應(yīng)在今明年內(nèi)完成。重新修訂的JB/T1255-2000標(biāo)準(zhǔn),將對整個軸承行業(yè)產(chǎn)生巨大的影響。
二.熱處理設(shè)備
(1)淬回火設(shè)備
民營企業(yè)從上世紀(jì)90年代開始對馬弗式(托輥式)網(wǎng)帶爐、鑄鏈爐和和推桿爐等保護(hù)氣氛爐型的仿制、技術(shù)消化、局部更新等。國內(nèi)熱處理設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)開始火起來,到2000年以后,國內(nèi)熱處理設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)已基本成熟,基本達(dá)到軸承生產(chǎn)需要。近年來,保護(hù)氣氛設(shè)備大量普及,加上變壓吸附、膜制氮技術(shù)成熟,基本形成以托輥式網(wǎng)帶爐為主流,配合氮基保護(hù)氣氛的中小型汽車軸承熱處理淬回火生產(chǎn)模式,其主要優(yōu)點(diǎn)為生產(chǎn)效率高,能耗低。對于大型汽車軸承,較多采用的是輥棒爐、多用爐和轉(zhuǎn)底爐。陳舊的箱式爐、鹽浴爐、鼓型爐和仿蘇K式空氣加熱爐等老式設(shè)備已基本不存在了。
(2)退火設(shè)備
保護(hù)氣氛退火能耗低,退火后可實(shí)現(xiàn)少、無氧化,對提高軸承零件的材料利用率有重大的保障作用。在軸承生產(chǎn)中國內(nèi)企業(yè)很少使用精鍛技術(shù),阻礙了保護(hù)氣氛退火的推廣。從長遠(yuǎn)考慮,精鍛技術(shù)+保護(hù)氣氛退火的節(jié)能節(jié)材工藝流程,是今后軸承退火的發(fā)展方向。
(3)從保護(hù)氣氛向可控氣氛過渡
"少無氧化加熱"具有能耗低、熱處理質(zhì)量穩(wěn)定等特點(diǎn),但在倒角、油溝等不磨削位置仍有殘留脫碳層,特別對滾動體的使用壽命還是有一定的影響。目前國外先進(jìn)企業(yè)已全面推廣“可控氣氛”的“無氧化”加熱,采用高純氮?dú)猓椋瑺t內(nèi)碳勢可控制,保證爐內(nèi)氣氛的碳勢與加工零件含碳量基本一致,確保加工零件無氧化。