增加感应淬硬层深度及改善其均匀性方法的探讨

· 12· 轴承技术 2011年第2期 增加感应淬硬层深度及改善 其均匀性方法的探讨 (技术中心) 尤蕾蕾 孙小东 刘汇河 陈小超 摘 要：文章介绍了三排圆柱滚子组合转盘轴承的中频淬火工艺试验、以及通过调整淬火感 应器的耦合间隙增加淬火硬化层深度和改善其硬化层均匀性的思路和方法。 关键词：硬化层；感应器；耦合间隙 1 问的提出 ． 我公司在对三排圆柱滚子组合转盘轴承 的三面滚道进行切样检查淬硬层深度时，发现 其硬化层深度存在明显的不均匀现象，滚道倒 角处和油沟处的硬化层深度存在较大的偏差， 且油沟部位滚道的硬化层深度较浅，未能达到 技术要求。由于轴承在使用过程中，承受较大 的轴向载荷和倾覆力矩，因此，当油沟部位滚 道的硬化层深度达不到技术要求时，该处极易 产生疲劳剥落从而导致轴承早期失效。针对 这一严重的质量和寿命问题 ，必须对增加其中 频淬火硬化层深度以及改善其硬化层均匀性 的中频淬火工艺方法进行深入地研究，以便找 到有效的解决措施。 为此采用某一典型型号的三排组合滚道 轴承套圈作为试验样圈进行中频感应淬火试 验。 2 中频淬火工艺试验 技术要求滚道面淬火有效硬化层深度≥ 5．0mmo 2．1 试验样圈的尺寸及结构 试验样圈的滚道尺寸及结构示意图见图1。 一 c1 一 l ．二 B． ·-__’■■■ A{ 一 51 1 一 ■ 一 图1 样囤截面结构示意图(A、B、C面为滚道面) 2．2 感应器的结构及尺寸 采用传统的仿形感应器对样件进行中频 感应淬火工艺试验，感应器的结构及尺寸如图 2所示。 轴承技术 2011年第2期 ·13· 图2 原感应器耦合间隙尺寸 2．3 试验工艺 中频淬火工艺参数见 1。 表 1 感应淬火工艺参数 淬火功率 瘁火温度 工件移动速度 淬火频率 Kw ℃ mm／rain KHz 淬火介质 38 9oo 180 2．5 7．5％ PAG 备注：淬火功率只作为参考，实际功率以目测淬火温 度为准。 2．4 试验结果 对中频淬、回火后的样圈进行了解剖分 析，其硬化层形状见图3，硬化层深度检测结果 见表2。 图3 采用传统感应器淬火后滚道硬化层形状 表2 硬化层深度检测结果 mm 3 7 4 0 6 3 6 3 6 6 5 2 2 7 有效硬化层深度I．1．I．1．I．I．I． 注：检测部位 1和7为非滚道面位置 3 试验结果分析及改进措施 3．1 试验结果分析 由图3和表2可以看出：采用传统感应器 对样圈进行中频淬火后，样圈滚道不同部位的 淬硬层深度存在明显的不均匀现象，滚道倒角 处的硬化层较深，而油沟处滚道的硬化层较浅 且未达到技术要求，滚道不同位置的硬化层亦 存在严重的不均匀现象。 滚道不同部位硬化层深度出现不均匀现 象的主要原因是由于加热时的“尖角效应”以 及滚道不同部位的散热速度不同所致。由于 在对样圈进行中频感应加热的过程中，滚道淬 火面的倒角处存在“尖角效应”，该部位在感应 加热时磁力线易于集中，导致该部位不但加热 温度高，而且加热深度也较深，另外，与其他部 位相比，滚道倒角处的散热速度较慢，因此，该 部位在中频淬火后硬化层较深。而油沟处滚 道的结构特点决定其加热时达到同样的加热 温度所需的热量多，且散热速度较快，因此，与 其他部位相比，在同样的加热条件下，该部位 的加热温度较低，加热深度也较浅，故淬火后 的淬硬层深度较浅。 3．2 改进措施 针对三排圆柱滚子组合转盘轴承的三面 滚道中频淬火后淬硬层深度不均匀以及油沟 处滚道淬硬层深度达不到技术要求这一问题， 可通过改变感应器与滚道之间耦合间隙的方 法来解决。 采取的主要措施是增大滚道尖角部位的 横向与纵向耦合间隙，以降低该部位“尖角效 应”的影响。加大油沟部位感应器的角度，以 减少此处磁力线的逸散。改进后的感应器结 · 14· 轴承技术 2011年第2期 构见图4。 用调整耦合间隙后的感应器对样圈进行 了相同工艺的感应淬火试验，并对其进行切样 分析，淬火面硬化层形状如图5，硬化层检测数 据见表3。 7 图4 改进后的感应器耦合间隙尺寸 图5 改进后滚道硬化层形状 表 3 硬化层深度检测结果 mm 检测部位 1 2 3 4 5 6 7 ● 有效硬化层深度 4．3 5．3 6．5 7．5 6．5 5．7 3．7 _ ● 注：检测部位1和7为非滚道面位置 由图5及表 3可以看出，油沟处滚道的硬 化层深度均达到了设计要求，且硬化层均匀性 得到明显改善。 4 结论 ①采用相同的中频感应加热工艺对三排 圆柱滚子组合转盘轴承滚道进行加热时，由于 滚道不同部位的加热温度和加热深度均不相 同，因此，造成其淬火后淬硬层深度也不同。 ②采用增大滚道尖角部位横向与纵向耦 合间隙的方法，可以显著降低该部位“尖角效 应”的影响，降低其加热温度和加热深度，降低 该部位淬硬层深度，以达到使滚道不同部位硬 化层深度均匀的目的。 ③采用加大油沟部位感应器角度的方法， 可以减少该处磁力线的逸散，提高其加热温度 和加热深度，最终达到提高该部位硬化层深度 的目的。‘