大家知道RU66型号轴承吗~RU66型号轴承是用于加工丝锥、螺栓的专用刀具,其齿形大部分都采用滚针冷滚压成形。热处理后不再加工,工作时齿部要求能承受剧烈的冲击载荷和挤压应力的作用。其寿命的高低和质量的好坏直接影响加工出来的丝锥、标准件等工件的精度,同时对生产进度带来重要影响。因此,RU66型号轴承的加工质量显得尤为关键。从失效分析可知,热处理无疑是关键的影响因素。
一、RU66型号轴承材料及其技术要求
GB/T972《搓丝板》标准规定搓丝板采用9SiCr、Cr12MoV钢制造,工作部分的硬度为59~62HRC,若>62HRC易崩齿,<59HRC易磨损;淬火马氏体<3级;工作表面不应有脱碳和降低硬度的地方;搓丝板表面不得有裂纹、刻痕、锈迹和磨削烧伤等影响使用性能的缺陷。
RU66型号轴承的结构型式有活动搓丝板和固定两种,如图1所示。
图1 搓丝板的型式
二、RU66型号轴承热处理工艺
根据加工对象,选用合适的搓丝板材料,有针对性地进行热处理,这样才能制造出高质量、高寿命的刀具。以下按搓丝板用材分别介绍比较适用、稳定的热处理工艺,供同行们参考。
1. 9SiCr钢搓丝板热处理
RU66型号轴承搓制外螺纹刀具,工作时齿部受强烈冲击载荷和挤压应力,通常以磨损或疲劳失效。要求热处理后在齿根下3~5mm之内硬度58~61HRC;淬火马氏体<3级;齿面不容许脱碳;齿面变形在公差范围内。一般在充分脱氧的盐浴中进行淬火,热处理工艺如下。
(1)绑扎
根据经验,将两块工件背靠背绑扎在专用的淬火夹具上。
(2)淬火
860~870℃×0.4~0.5min/mm,≤M6规格淬170~180℃硝盐,>M6规格淬60~90℃油,油冷至200℃左右出油空冷。
(3)回火
210~230℃×2~3h硝盐回火,回火后硬度59~62HRC。
2. Cr12MoV钢制弧形搓丝板微变形淬火
在仪器仪表行业,需要大量的几毫米螺钉,对这些螺钉的变形量要求很严,只允许≤0.01mm。这就对弧形搓丝板提出了更高的要求:变形小、硬度高、耐磨性
2. Cr12MoV钢制弧形搓丝板微变形淬火
在仪器仪表行业,需要大量的几毫米螺钉,对这些螺钉的变形量要求很严,只允许≤0.01mm。这就对弧形搓丝板提出了更高的要求:变形小、硬度高、耐磨性好。为此,选用Cr12MoV钢制造搓丝板,热处理工艺如下。
(1)淬火前的准备
用多层报纸RU66型号轴承包好(不可用铁丝扎,以防加热时腐蚀搓丝板),使RU66型号轴承表面光洁。然后将RU66型号轴承装入小铁盒内,四周用细木炭粒填满压实,上面用黄泥巴密封,按固体渗碳要求作好准备,后入箱式炉加热。
(2)淬火加热
RU66型号轴承对热硬性无要求,但耐磨性一定要高,因此选择淬火加热温度以确保淬得高硬度为前提,采用较低的980℃加热淬火。
(3)冷却
出炉后迅速取出工件,冷却时,RU66型号轴承上下平面用黄铜板压冷,同时在外面外工作面吹微量压缩空气,待冷至500℃左右时入油冷。注意,此时仍用黄铜板夹持续冷,铜板的厚度一般为12~15mm。
(4)回火
170~180℃×2h×2次油中回火。亦可采用硝盐回火,但在回火前必须去油。
经上述工艺的弧形RU66型号轴承硬度可达65HRC,而且韧性很好,变形量≤0.007mm,搓丝10万次以上都未发现裂纹和磨损,寿命15万次。
3. Cr12MoV钢制螺钉搓丝板盐浴淬火
Cr12MoV钢工具盐浴淬火一般由两种工艺:即低淬低回(1020~1030℃加热淬火,180~200℃回火)和高淬高回(1100~1120℃加热淬火,500~520℃回火)。本工艺不同于前两者,采取不高不低的淬火温度,高温回火。操作程序如下。
(1)预热
经400~500℃烘干后进入820~850℃的中温炉中预热,加热系数取30~40s/mm。
(2)加热
高温炉加热,要经充分脱氧捞渣,1040~1050℃×15~20s/mm。
(3)冷却
Cr12MoV钢加热淬火在500℃左右有一个奥氏体比较稳定的区域,在此区域保持很长的时间,奥氏体也不会发生转变。鉴于此,采取分级等温淬火:即在580~620℃中性盐浴中分级3~5min,立即转入250~280℃硝盐中等温30~45min。
(4)回火
500~520℃×2h×2次硝盐中回火。
经上述工艺处理的搓丝板变形小,硬度59~60HRC,使用寿命较常规处理高。
4. Cr12MoV钢制搓丝板真空淬火
Cr12MoV钢制M2.5搓丝板用于搓自行车幅条螺纹,长期采用盐浴淬火,硬度比较低、脱碳易变形,高寿命为12万件。采用1030~1060℃真空淬火,120~150℃×5~6h真空回火后,硬度高,畸变小,平均寿命68.85万件,较盐浴处理寿命提高4倍多。
5. Cr12钢搓丝板高温快速加热淬火
Cr12钢制工具,一般采用960~980℃盐浴加热淬火,为了改善基体的韧性和细化晶粒,高温盐浴快速加热用于搓丝板热处理获得了成功。试验证明,常规工艺处理的搓丝板使用寿命一般在54万~55万件,而高温快速加热者寿命为145万~154万件,寿命提高近3倍。热处理工艺为:
(1)预热
高温快速加热为什么能提高搓丝板的寿命?一般认为是由于高温快速加热时,碳化物不均匀溶解、奥氏体中平均含碳量降低、奥氏体成分也不极不均匀,故淬火后可得到部分的低碳马氏体,同时在原先碳化物周围和奥氏体晶界处,由短时间(100~200s),碳来不及扩散,形成碳含量高的奥氏体。淬火后,韧性高的残留奥氏体呈膜状连续分布于碳化物的周围和晶粒间界处,这就有助于强度和韧性的提高。
6. Cr12钢制搓丝板渗钒复合处理
目前在各种化学热处理中渗钒是获得表面高硬度和高耐磨性的方法。物相沉积的优点是处理温度低,工件变形小,但设备成本昂贵;化学气相沉积所用的设备也较贵较复杂,且处理温度高,工件变形大;利用熔盐法渗钒是在工件表面形成钒的碳化物覆盖层,其优点是设备简单,操作方便,无公害。渗钒通常采用在盐浴中加入钒铁粉末的方法,但成本较高,工艺又较复杂。以下介绍的是硼砂盐浴渗钒工艺在Cr12钢RU66型号轴承上的应用。
渗钒处理是在自制的盐浴炉中进行,熔盐为无水硼砂,渗剂为V2O5粉末。待盐完全熔化后再加入少量铝粉,经充分熔化后加热到950℃,把经过强韧化处理过的试样和工件放入炉中并保温3.5h和4.5h后出炉。为了简化工艺,进行了试样经过1050℃淬火+680℃回火后直接入950℃盐浴中渗钒的试验。