軸承在磨削加工中產生的裂紋分析

郁振怡(上海理工大學,上海 200093)

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軸承在磨削加工中產生的裂紋分析

郁振怡
(上海理工大學,上海 200093)

【摘 要】磨削加工作為機械制造業金屬切削加工方法中的一種,在軸承加工行業中廣泛地被應用,但在生產和使用過程中依然存在諸多問題,如:軸承鋼表面易出現裂紋。本文主要分析了軸承零件在磨削加工中產生磨削裂紋的原因,然后采取防治措施,從而有效的防止磨削裂紋的產生。實現零件最大的有效價值,提高其使用效率。

【關鍵詞】軸承零件 磨削裂紋 防治措施

【Abstract】as a kind of metal machining method, grinding process is widely used in bearing processing industry.However, there are still many problems in the process of production and use.This paper mainly analyzes the causes of the grinding cracks of the bearing parts in the process of grinding, and then take control measures, so as to effectively prevent the occurrence of the grinding cracks.To achieve the most effective value, improve the use efficiency.

【Keywords】bearing parts,grinding cracks,prevention and control measures

磨削加工在軸承加工行業中廣泛地被應用，經熱處理淬火的軸承零件，在磨削過程中可能出現呈網狀的龜裂或較規則排列的細小裂紋，稱為磨削裂紋，它不但影響軸承零件的外觀，更重要的是還直接影響軸承零件的質量。

1 磨削裂紋產生的原因

磨削裂紋的產生是磨削熱引起的，磨削時零件表面溫度可達800～1000攝氏度或更高。淬火鋼的組織是馬氏體和一定數量的殘余奧氏體，它們處于一種膨脹狀態(未經回火處理)。馬氏體的膨脹收縮隨著鋼中含碳量的增加而增大，使軸承鋼表面產生磨削裂紋尤為重要。淬火鋼中的殘余奧氏體在磨削時受磨削熱的影響即產生分解，逐漸轉化成馬氏體，這種新生的馬氏體集中于零件表面，引起零件表面局部膨脹，加大了零件表面應力，導致磨削應力集中，繼續磨削就會加速表面磨削裂紋的產生；此外，新生的馬氏體脆性較大，磨削時也容易加速磨削裂紋的產生。另一方面，在磨床上磨削零件時，對零件既是壓力又是拉力，助長了磨削裂紋的產生。如果在磨削時冷卻不充分，則由于磨削時產生的熱量，足以使磨削表面薄層重新奧氏體化，隨后再次淬火成淬火馬氏體，因而使表面層產生附加的組織應力，再加上磨削所產生的熱量使零件表面溫度升高極快、冷卻極快，這種組織應力和熱應力的迭加就可能導致磨削表面產生磨削裂紋。

2 磨削裂紋的特征

磨削裂紋與一般淬火裂紋明顯不同，磨削裂紋只發生在磨削面上，深度較淺，且深度基本一致。較輕的磨削裂紋垂直于或接近垂直于磨削方向的平行線，且是規則排列的條狀裂紋，這是第一種裂紋；較嚴重的裂紋呈龜甲狀(封閉網絡狀)，其深度大致為0.03～0.15mm，用酸腐蝕后裂紋明顯，這是第二種裂紋。

3 磨削裂紋的防治措施

從以上分析知道產生磨削裂紋的根本原因在于淬火時的馬氏體處于一種膨脹的狀態，有應力存在。要減少和消除這種應力，應進行去應力回火即淬火，在進行回火處理，揮霍時間必須在4h以上。隨著回火時間增加，產生磨削裂紋的可能性降低。另外，零件在快速加熱到100攝氏度左右并迅速降溫會產生裂紋。為防止冷裂紋產生，零件應該在150～200攝氏度左右時回火，若零件繼續升溫到300攝氏度，表面再次收縮而產生裂紋，為防止裂紋產生，應將零件在300攝氏度左右進行回火。值得注意的是，零件在300攝氏度左右回火會使其硬度下降，有事不宜采用。又是經過一次回火仍然產生磨削裂紋，這是可以進行二次回火或人工時效處理，這種方法非常有效。

磨削裂紋的產生是因為磨削熱所致，所以降低磨削熱是解決磨削裂紋的關鍵。一般所采用的濕磨法，但無論如何注入冷卻液，冷卻液都沒法在磨削時及時到達磨削面，因而無法降低磨削點的磨削熱。冷卻液只能使砂輪和零件的磨削點在磨削走過后瞬間受到冷卻，同時冷卻液對磨削點做淬火作用。因而加大冷卻液的使用量是主要措施之一，盡量降低磨削區的磨削熱。如果采用干磨法，磨削進給量少，可減少磨削裂紋。但是這種方法效果不是很顯著，而且塵土飛揚，影響工作壞境，不宜采取。

選用硬度較軟、沙粒較粗的砂輪來磨削，可以降低磨削熱。但粒子較粗會影響零件表面的粗糙度，對于表面粗糙度要求高的零件，不能使用此方法，因而受到一定的限制。

分粗、精磨，既粗磨選用粒子較粗的軟砂輪進行磨削，便于強力磨削，提高效率，然后再用粒度較細的砂輪進行精磨，磨削進給量小。分兩臺進行粗磨和精磨，這是比較理想的方法。

選用自銳性能好的砂輪磨料，及時清除砂輪表面廢料，減少磨削進給量，增加磨削次數，減小工作臺速度，這也是一種有效的減少磨削裂紋的途徑。

砂輪和零件的旋轉速度也是主要影響因素之一，砂輪旋轉跳動量大，零件竄動量大，都是磨削裂紋產生的誘因。及時提高砂輪和零件的旋轉精度從而盡可能消除引起磨削裂紋產生的各種因素。

4 結語

在磨削加工中，防止軸承鋼表面磨削裂紋的產生，主要方法：①降低磨削熱解決磨削裂紋。②分粗、精磨，既粗磨選用粒子較粗的軟砂輪進行磨削。③選用自銳性能好的砂輪磨料，及時清除砂輪表面廢料，減少磨削進給量，增加磨削次數，減小工作臺速度。④及時提高砂輪和零件的旋轉精度從而盡可能消除引起磨削裂紋產生。

參考文獻:

[1]瀨戶浩藏.軸承鋼:在20世紀誕生并飛速發展的軸承鋼.冶金工業出版社,2003年1月.

[2]何建民.磨床于磨削原理.機械工業出版社,2010年2月.

[3]陳紅霞.軸承零件磨削裂紋的產生與防止.寧夏機械,2006年03期.

[4]許景芳.軸承零件磨削裂紋產生機理與防治措施.哈爾濱軸承, 2006年9月.

作者簡介:郁振怡(1987—),女,上海人,工程碩士在讀,助理實驗師,主要從事磨工實踐教學。