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載重汽車輪轂軸承是應(yīng)用于新型十六噸載重汽車前輪上的，是國內(nèi)首家把第二代汽車輪轂軸承產(chǎn)品系列應(yīng)用于國產(chǎn)載重汽車，以往該載重汽車每個前輪上使用的是兩套單列圓錐滾子軸承，而本公司設(shè)計為雙列圓錐滾子軸承。外圈是一個雙滾道的軸承套圈，要求表面感應(yīng)淬火，其是輪轂軸承單元產(chǎn)品加工的一道關(guān)鍵工序，為此開展對其的試驗具有非常重要的意義。
1.感應(yīng)淬火試驗
使用雙工位數(shù)控淬火機床，樣品為廢套圈（見圖1），材料50Mn，設(shè)計一個單滾道感應(yīng)器（見圖2）。技術(shù)要求表面硬度58～64HRC，淬硬層深度≥1.5mm。
50Mn材料應(yīng)用于雙列圓錐滾子輪轂軸承單元的感應(yīng)加熱淬火，以往沒有根據(jù)技術(shù)要求準確確定工藝參數(shù)或根據(jù)工藝參數(shù)準確預(yù)測淬火結(jié)果的理論方法。因此，需要進行樣圈試驗，才能制定出合適的感應(yīng)加熱淬火工藝。
試驗方法為：初步確定工藝參數(shù)、設(shè)計感應(yīng)器→對工件進行感應(yīng)加熱淬火→檢測工件淬火結(jié)果→根據(jù)工件檢測結(jié)果→改進工藝參數(shù)、改進感應(yīng)器結(jié)構(gòu)→再次對工件進行感應(yīng)加熱淬火試驗。
采用車工廢套圈進行單滾道仿形感應(yīng)淬火試驗，根據(jù)試驗結(jié)果確定工藝參數(shù),具體見表1。
表 1
|
名稱 |
頻率/Hz |
功率/kW |
加熱時間/s |
冷卻時間/s |
淬火介質(zhì) |
|
工藝參數(shù) |
6000 |
100～140 |
6 |
8 |
0.4%聚乙烯醇 |
2.試驗結(jié)果
采用一個單滾道感應(yīng)器進行樣圈的感應(yīng)淬火工藝試驗，試驗后用著色滲透法檢查裂紋,用HRA-3型智能超聲波硬度計檢查表面硬度，用線切割取樣經(jīng)制樣后用4%硝酸酒精腐蝕，再用MM6顯微鏡觀察金相組織,用HRC-150型硬度計測量硬化層深度等。具體工藝試驗檢測結(jié)果如下：
（1）淬硬層深度
兩滾道感應(yīng)淬火硬化層深度4mm，淬硬層長度為30mm，未能淬滿套圈滾道，試驗結(jié)果不太理想。
進一步考慮到軸承承受載荷情況等因素，重新對感應(yīng)器的結(jié)構(gòu)進行改進，且調(diào)整了加熱時間等工藝參數(shù)，又進行了工藝試驗，試驗結(jié)果為淬硬層深度2.5mm、淬硬層長度為34mm，淬硬層輪廓見圖5，保證了兩滾道具有良好的承載，滿足了用戶要求。
（2）硬度
感應(yīng)淬火工藝試驗后檢查樣圈表面硬度為60～61HRC。
（3）裂紋
感應(yīng)淬火工藝試驗后用著色法檢查裂紋，結(jié)果無裂紋。
（4）金相組織
按JB/T9204-2008標準檢驗，符合要求。
（5）尺寸
測量樣圈感應(yīng)淬火工藝試驗前、后尺寸，見表2。感應(yīng)淬火后滾道橢圓≤0.04mm，縮小量≤0.08mm，符合要求。
表 2 （單位：0.01mm）
|
編號 |
大面滾道 |
小面滾道 |
大外徑 |
小外徑 |
大端牙口 |
小端牙口 |
小臺階 |
高度 |
||||||||
|
熱前 |
熱后 |
熱前 |
熱后 |
熱前 |
熱后 |
熱前 |
熱后 |
熱前 |
熱后 |
熱前 |
熱后 |
熱前 |
熱后 |
熱前 |
熱后 |
|
|
1 |
-11 -13 |
-17 -21 |
-5 -6 |
-5 -6 |
+16 +17 |
+14 +15 |
+6 +4 |
+2 +1 |
-4 -6 |
-8 -10 |
-9 — |
-4 -6 |
+2 +3 |
+6 +8 |
+1 — |
-2 — |
|
2 |
-15 -17 |
-21 -24 |
-9 -11 |
-17 -19 |
+8 +10 |
+6 +9 |
+9 +7 |
+6 +4 |
-10 -12 |
-14 -18 |
-14 -16 |
-20 — |
+3 +4 |
-1 -2 |
+1 +2 |
-1 -2 |
3.結(jié)語
通過樣圈工藝試驗，從各項檢驗數(shù)據(jù)來看，均符合軸承技術(shù)要求，解決了載重汽車輪轂軸承套圈的熱處理技術(shù)難題。為雙列圓錐滾子輪轂軸承熱處理加工確定了工藝參數(shù)，為批量生產(chǎn)作好了工藝準備，滿足了用戶的使用要求。
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