消除鋁青銅保持架加工硬化技術(shù)研究

葛泉江，劉 明，安 敏

（1.中國(guó)人民解放軍駐哈爾濱軸承集團(tuán)公司軍事代表室，黑龍江 哈爾濱150025；2. 中航工業(yè)哈爾濱軸承有限公司 研發(fā)中心，黑龍江 哈爾濱150025；3.中航工業(yè)哈爾濱軸承有限公司 工程技術(shù)部，黑龍江 哈爾濱 150025）

消除鋁青銅保持架加工硬化技術(shù)研究

葛泉江1，劉 明2，安 敏3

（1.中國(guó)人民解放軍駐哈爾濱軸承集團(tuán)公司軍事代表室，黑龍江 哈爾濱150025；2. 中航工業(yè)哈爾濱軸承有限公司 研發(fā)中心，黑龍江 哈爾濱150025；3.中航工業(yè)哈爾濱軸承有限公司 工程技術(shù)部，黑龍江 哈爾濱 150025）

分析了某型號(hào)軸承鋁青銅保持架兜孔加工裂紋的產(chǎn)生原因，從消除材料加工硬化、表面殘余應(yīng)力著手，對(duì)保持架的材料、成分、相變曲線(xiàn)進(jìn)行分析，并以保持架加工工藝為基礎(chǔ)，通過(guò)滾口工序前的退火處理，有效消除了該保持架兜孔加工裂紋。

保持架；鋁青銅；加工硬化；退火

1 前言

軸承保持架的加工需要多道切削工序連續(xù)作業(yè)，以某型號(hào)軸承鋁青銅保持架為例，采用φ60棒料投料，經(jīng)“細(xì)車(chē)內(nèi)圓及第一平面、倒角→細(xì)車(chē)外圓及第二平面、倒角→鉆鉸孔→拉方孔→終磨外圓→終車(chē)內(nèi)圓倒角→車(chē)內(nèi)臺(tái)階→均車(chē)兩平面、倒角→去毛刺→光飾→滾口→熒光滲透→修外觀→酸洗→終檢”多道工序制成。該保持架兜孔加工經(jīng)常出現(xiàn)裂紋缺陷，裂紋形貌如圖1所示。下文對(duì)鋁青銅保持架兜孔加工裂紋的原因進(jìn)行分析，通過(guò)退火試驗(yàn)給出了消除加工硬化的退火工藝。

圖1 鋁青銅保持架裂紋缺陷

2 保持架兜孔裂紋產(chǎn)生的原因

保持架兜孔加工工序前經(jīng)過(guò)太多的切削工序，切削量超過(guò)坯料的75%以上，機(jī)械加工時(shí)，工件表面層金屬受到切削力的作用產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變形，使晶格扭曲，晶粒間產(chǎn)生剪切滑移，晶粒被拉長(zhǎng)、纖維化甚至碎化，從而使表面層的強(qiáng)度和硬度增加，即產(chǎn)生了加工硬化。

材料表面產(chǎn)生加工硬化，表面硬度升高，且存在殘余應(yīng)力，此外，零件的表面硬化增加了材料表面的脆性，使抗沖擊性能下降。因此，加工硬化的存在使保持架兜孔在加工過(guò)程中極易出現(xiàn)裂紋缺陷。

3 消除材料加工硬化、殘余應(yīng)力的方法

材料經(jīng)過(guò)連續(xù)機(jī)械加工，發(fā)生加工硬化，產(chǎn)生殘余應(yīng)力，材料性能發(fā)生變化，嚴(yán)重影響后續(xù)機(jī)械加工質(zhì)量。為避免材料機(jī)械加工性能改變而影響加工質(zhì)量穩(wěn)定性，一般采用去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火等方法。

去應(yīng)力退火，是將工件加熱到Ac1以下某一溫度，保溫一段時(shí)間，然后冷卻，從而消除工件內(nèi)部殘余內(nèi)應(yīng)力，提高產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性，防止變形和開(kāi)裂。

再結(jié)晶退火，是將冷變形后的金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上，保溫適當(dāng)時(shí)間后，使變形晶粒重新轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌牡容S晶粒，同時(shí)消除加工硬化和殘余內(nèi)應(yīng)力的工藝。

4 消除鋁青銅保持架加工硬化、殘余應(yīng)力工藝試驗(yàn)

4.1 試驗(yàn)方案

對(duì)保持架在 “光飾”后，“滾口”前進(jìn)行退火處理，設(shè)定不同的保溫溫度、保溫時(shí)間進(jìn)行退火，具體工藝方案見(jiàn)表1。

表 1 鋁青銅保持架退火試驗(yàn)方案

4.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

4.2.1 硬度對(duì)比分析

對(duì)不同處理?xiàng)l件下的鋁青銅保持架進(jìn)行硬度測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

將不同處理?xiàng)l件下材料表面硬度進(jìn)行對(duì)比分析，可以看出隨著去應(yīng)力退火溫度的變化，材料的硬度也隨之變化，且均低于處理前的硬度，其中，350℃時(shí)，硬度最高，超過(guò)原材料標(biāo)準(zhǔn)硬度范圍；520℃時(shí)，硬度最低，略高于原材料硬度。退火溫度與材料硬度分布曲線(xiàn)見(jiàn)圖2。

表 2 不同狀態(tài)下保持架硬度值

圖2 退火溫度與材料硬度分布曲線(xiàn)

4.2.2 材料組織分析

對(duì)硬度結(jié)果較為適宜的方案Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ樣件進(jìn)行組織分析，詳見(jiàn)圖3。從圖中可以看出，鋁青銅保持架原材料晶粒最為細(xì)小、均勻。經(jīng)過(guò)420℃、450℃退火的試樣晶粒大小變化不大，而經(jīng)過(guò)480℃、520℃退火的試樣可以看出晶粒趨于等軸化。

0#原材料金相顯微圖像，500×

圖3 金相對(duì)比分析圖

4.2.3 擠制兜孔試驗(yàn)裂紋分析

冷加工及冷加工+退火處理的試樣進(jìn)行滾口試驗(yàn)，對(duì)滾口后的試樣兜孔使用體式顯微鏡進(jìn)行宏觀觀察，觀察結(jié)果如下，見(jiàn)表3。

表 3 擠制兜孔裂紋情況

5 結(jié)論

（1）通過(guò)硬度測(cè)試，擠制兜孔試驗(yàn)分析，可以看出經(jīng)過(guò)退火工藝可以降低材料硬度，改善材料塑性，提高材料機(jī)械加工性能。

（2）經(jīng)過(guò)480℃及520℃退火，晶粒趨于向原材料的等軸晶?；貜?fù)，硬度大幅降低，幾乎降至原材料硬度，消除了表面加工硬化，材料塑性改善，尤其在 “滾口”前保持架經(jīng)過(guò)520℃退火后，“滾口”工序幾乎無(wú)裂紋出現(xiàn)。

（3）隨著退火工藝溫度的提高，工件塑性提高，硬度降低，機(jī)械加工性能優(yōu)化，可以達(dá)到擠制兜孔工藝要求。

（編輯：鐘 媛）

Technology research on eliminating processing hardening of aluminum bronze cage

Ge Quanjiang1,Liu Ming2,An Min3

(1.Military Delegrate Office of PLA Residing Harbin Bearing Group Corporation,Harbin 150025,China;2.Bearing R&D Center,AVIC Harbin Bearing Co.,Ltd.,Harbin 150025,China;3.Engineering Technology Department, AVIC Harbin Bearing Co.,Ltd.,Harbin 150025,China)

After cause of work crack on pockets of a certain type bearing aluminum bronze cage was analyzed, starting from the elimination of material work hardening and surface residual stress, the material, composition and phase change curve of the cage were analyzed, and based on the processing technology of cage, the work cracks of the cage pocket were eliminated effectively by the annealing treatment before the rolling pockets process.

cage; aluminum bronze; processing hardening; annealing

4-1# 每個(gè)兜孔都有裂紋，見(jiàn)圖n、p圖n 裂紋形貌， 60×圖p 裂紋形貌， 60× 4-2# 無(wú)裂紋5-1# 無(wú)裂紋5-2# 無(wú)裂紋

TH133.33+2

B

1672-4852（2015）04-0007-05

2015-10-07.

葛泉江（1967-），男，高級(jí)工程師.