鋼制實體保持架鍍銀表面缺陷分析

李迎麗，趙燕，杜長權

（中航工業哈爾濱軸承有限公司，哈爾濱 150036）

1 問題的提出

40CrNiMoA是一種合金結構鋼，具有優良的抗疲勞和耐磨性能［1］，因此多種軸承實體保持架選用該材料，以提升軸承使用性能。保持架完成機加工后采用鍍銀方法進行表面化學處理，提高軸承自潤滑能力，進一步延長軸承使用壽命［2］。保持架鍍銀質量的主要檢測指標包括表面質量、鍍銀層結合力、鍍銀層厚度等，其中表面質量是一項非常直觀且重要的指標。

40CrNiMoA保持架機加工及鍍銀質量一直保持穩定，但近階段保持架鍍銀后，外徑、內徑表面出現針刺狀密密麻麻的麻點缺陷（圖1），而脫銀處理后按照現行鍍銀工藝重新鍍銀后，缺陷消失，鍍銀質量又達到了標準要求。但重復加工既造成經濟損失，又影響生產進度，甚至影響用戶裝機使用。因此對缺陷原因進行分析，并通過工藝試驗予以驗證。

圖1 針刺狀麻點缺陷Fig.1 Acupuncture-like pitting defects

2 鍍銀缺陷原因分析

根據保持架鍍銀缺陷情況，初步判定缺陷與鍍銀前的保持架表面清潔狀態有關。梳理40CrNiMoA保持架加工工藝流程，分析鍍銀前保持架表面存在雜質的原因，列出故障樹如圖2所示。

圖2 故障樹Fig.2 Fault tree

由圖2可知：保持架車加工、磨加工、兜孔加工過程都會產生細小的金屬切屑，由于殘磁等原因，去毛刺過程不徹底，將會在保持架表面存在金屬切屑；光飾過程中，當光飾時間不夠或光飾料磨削性（銳度）不足時，可能不會徹底去除保持架表面貼附的切屑（該切屑的清洗難度較大）；機加工過程的清洗及鍍銀前清洗不充分，不能徹底去除保持架表面附著的雜質，最終將導致容易使鍍銀表面出現針刺狀麻點缺陷。

根據上述分析，主要對影響鍍銀表面質量的光飾和清洗過程開展工藝試驗研究。

3 工藝試驗

3.1 鍍銀前清洗試驗

預鍍銀前保持架表面潔凈度不合格，存在可以導電的雜質，是產生鍍銀表面針刺狀麻點缺陷的直接原因。因此，首先進行鍍銀前清洗試驗。

40CrNiMoA保持架鍍銀前清洗流程為：有機溶劑清洗→超聲波清洗→屏蔽→電解除油→熱水洗→流動冷水洗→強酸浸蝕→流動冷水洗→弱酸浸蝕→流動冷水洗［3］。

1）方案1

以某產品A型40CrNiMoA保持架（30件）為試驗件，嚴格按照現行鍍銀工藝流程操作，鍍銀后保持架鍍銀表面質量合格率約為15%。

2）方案2

仍以產品A型40CrNiMoA保持架（30件）為試驗件，在現行清洗工藝的超聲波清洗后增加“汽油清洗”，按照鍍銀工藝完成鍍銀后，鍍銀表面質量合格率約為35%。

由上述2種鍍銀前清洗試驗可知，機加工產生的細小金屬切屑貼附在保持架表面，很難通過清洗將其徹底去除。因此，需要進一步對機加工過程中的光飾、清洗進行試驗。

3.2 機加工過程的光飾、清洗試驗

保持架光飾、清洗過程主要受光飾時間、光飾磨料銳性以及清洗充分性的影響。

1）方案3

取已完成光飾的A型40CrNiMoA保持架（5件）為試驗件，嚴格按照工藝要求再進行一次光飾、清洗，然后依現行鍍銀工藝進行鍍銀，檢測發現，其中4件保持架在外徑、內徑表面均出現不同程度的針刺狀麻點缺陷，剩余1件僅外徑面出現輕微的針刺狀麻點缺陷。表明多次光飾、清洗的效果不佳，可能與光飾磨料的銳度有關。

2）方案4

更換設備中原有光飾磨料（磨料棱角較圓鈍），將已經串好的新光飾磨料（磨料棱角較銳利，但確保不會劃傷保持架表面）裝入光飾機。仍以A型40CrNiMoA保持架（5件）為試驗件，嚴格按照工藝要求完成光飾、清洗，然后鍍銀。檢測5件保持架鍍銀后，鍍銀表面沒有出現針刺狀麻點缺陷，鍍銀表面質量全部滿足標準要求。

3.3 試驗驗證

為驗證方案4的有效性，分別對x批次A型40CrNiMoA保持架（51件）和y批次B型40CrNiMoA保持架（45件）進行工藝驗證，結果表明，所有試驗保持架鍍銀后表面質量均滿足要求，沒有出現針刺狀麻點缺陷。

4 結束語

40CrNiMoA鋼制實體保持架鍍銀針刺狀麻點缺陷與鍍銀前保持架表面貼附的細小金屬雜質有密切的關系，確保鍍銀前保持架表面的潔凈度是預防鍍銀缺陷的關鍵。可以在鍍銀前采用60倍體式放大鏡觀察，加強對保持架表面的目視檢查控制。

經工藝試驗表明，鍍銀前的清洗很難徹底去除保持架表面貼附的機加工留下的細小金屬切屑，通過光飾工序可以徹底去除，但要保證光飾磨料的銳利性。后續將繼續開展光飾料使用時間與光飾效果關聯性的工藝試驗，積累數據并細化工藝，保證保持架制造質量及質量穩定性。