轉(zhuǎn)盤(pán)軸承是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝配件，軸承工業(yè)是基礎(chǔ)工業(yè)。軸承在國(guó)際上被喻為金屬加工的“帝王”，軸承工業(yè)是衡量一個(gè)國(guó)家綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平的標(biāo)志和晴雨表。世界各國(guó)都十分重視軸承工業(yè)的發(fā)展。我國(guó)的軸承工業(yè)發(fā)展迅速，從1996年至今，產(chǎn)值以每年10%~20%的速度快速增長(zhǎng)。但由于人才匱乏，技術(shù)落后，造成軸承制造周期長(zhǎng)，質(zhì)量差，成本高，軸承壽命不盡人意。據(jù)有關(guān)方面統(tǒng)計(jì)分析，在軸承效諸多因素中，材料和熱處理因素占50%，可見(jiàn)軸承的選材及熱處理是何等重要。
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SX 系列 型號(hào)
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主要尺寸
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靠肩尺寸
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基本的額定負(fù)荷 ( 軸向 )
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基本的額定負(fù)荷 ( 徑向 )
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重量
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內(nèi)徑
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外徑
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節(jié)圓直徑
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寬度
B B1
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油 孔
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r
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de
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Di
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Ca
kN
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C0a
kN
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Cr
kN
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Cor
kN
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Kg
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SX011814
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70
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90
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80
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10
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1.2
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0.6
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79.5
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80.5
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15.4
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51
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11
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20
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0.3
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SX011818
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90
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115
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102
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13
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1.2
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1
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101.5
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102.5
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26
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91
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18
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37
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0.4
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SX011820
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100
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125
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112
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13
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1.2
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1
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111.5
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112.5
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28
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102
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19
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41
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0.5
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SX011824
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120
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150
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135
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16
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1.5
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1
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134.4
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135.6
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41
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146
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27
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59
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0.8
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SX011828
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140
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175
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157
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18
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1.5
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1.1
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156.3
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157.7
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64
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240
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45
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96
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1.1
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SX011832
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160
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200
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180
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20
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1.5
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1.1
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179.2
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180.8
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69
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275
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49
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111
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1.7
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一、國(guó)內(nèi)外SX011832型號(hào)轉(zhuǎn)盤(pán)軸承壽命對(duì)比
據(jù)《中國(guó)軸承信息》2001年第11期報(bào)道，國(guó)內(nèi)外軸承壽命對(duì)比見(jiàn)表1。時(shí)間過(guò)去近20年，我國(guó)轉(zhuǎn)盤(pán)軸承整體水平比國(guó)外低的格局并未改變，我國(guó)的軸承技術(shù)發(fā)展很快，有的已達(dá)水平，少數(shù)領(lǐng)，但就總體而言，在大型、精密、復(fù)雜的長(zhǎng)壽命軸承方面和國(guó)外相比，仍有較大的差距。
表1 國(guó)內(nèi)外軸承壽命對(duì)比
二、提高轉(zhuǎn)盤(pán)軸承壽命的技術(shù)措施
3.1 采用純凈高性能的軸承鋼
材料是基礎(chǔ)，基礎(chǔ)不牢地動(dòng)山搖，GB/T 1299—2014《工軸承鋼》中列出了冷作軸承鋼、熱作軸承鋼、塑料軸承鋼的具體成分，并對(duì)雜質(zhì)、含量提出了嚴(yán)格要求，但市售的軸承鋼買(mǎi)賣(mài)雙方質(zhì)量糾紛不斷。我們應(yīng)從渠道采購(gòu)，不能貪便宜，應(yīng)優(yōu)先選用軸承鋼、50Men鋼和純凈度高的優(yōu)質(zhì)鋼。
另外，選用3Cr2W8V鋼制造熱作軸承時(shí)，應(yīng)關(guān)注其含碳量，國(guó)外先標(biāo)準(zhǔn)均為wC=0.25%~0.35%，而我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)為wC=0.30%~0.40%，此鋼一直沿用3X2B8?鋼標(biāo)準(zhǔn)，俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)TOCT 5950—2000早已改成wC=0.27%~0.33%，而我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)一直未作修改。實(shí)踐證明，3Cr2W8V鋼含碳量高則有害無(wú)益，好多早期失效皆由它引起。趙步青早于1994年7月在“哈爾濱舉行的第七屆全國(guó)工具熱處理年會(huì)”上提出修訂3Cr2W8V鋼含碳量的建議。
3.2 SX011832型號(hào)轉(zhuǎn)盤(pán)軸承進(jìn)行強(qiáng)韌化處理
中碳中合金熱作模具鋼在鍛后緩慢冷卻或模坯截面較大時(shí)（φ＞100mm），其組織中易出現(xiàn)鏈狀碳化物，導(dǎo)致模具早期脆斷、熱裂和龜裂失效。因此，需采用組織預(yù)處理予以消除，以提高模具強(qiáng)韌性和使用壽命。
3CrMoW2V鋼采用1130℃正火，可使M6C碳化物溶解，在空冷速度＞15℃/min時(shí)，超過(guò)形成鏈狀碳化物的臨界冷速，可消除鏈狀碳化物，并在隨后的球化退火后獲得顆粒勻細(xì)分布的碳化物。
3.3 采用節(jié)能降耗的預(yù)處理熱處理新工藝
1）采用鍛后余熱退火的形變熱處理。
2）采用快速勻細(xì)球化軸承退火新工藝。
3）熱作軸承鋼由常規(guī)高溫回火改為中溫回火處理。
4）增加調(diào)質(zhì)處理。
3.4 采用真空淬火或保護(hù)氣氛熱處理
自20世紀(jì)80年代末Cr12MoV鋼軸承真空淬火成功后，軸承真空淬火應(yīng)用日益普及，特別是高壓氣淬。
3.5 深冷處理
淬火后的軸承在-110℃以下作深冷處理時(shí)，析出微細(xì)碳化物殘留物，殘留奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體，可提高耐磨性、抗回火穩(wěn)定性、尺寸穩(wěn)定性。M12螺母冷鐓軸承深冷處理后使用壽命提高兩倍，鋁合金熱擠壓模使用壽命提高1倍。
3.6 降溫淬火
選用高速鋼制模，其淬火溫度不同于刀具，普遍采用較低的淬火加熱溫度，即降溫淬火，如W18BCrV鋼淬火溫度為1180~1200℃，M2、W9鋼淬火溫度為1160~1180℃。采用低溫淬火，可獲得良好的強(qiáng)韌性，減少變形、開(kāi)裂、崩刀傾向，提高模具性能、質(zhì)量和壽命。
3.7 高溫淬火
用5CrNiMo、5CrMnMo、3CrW8V等鋼制造的熱作軸承，宜采用較高的溫度淬火，以獲得較多的板條馬氏體，提高斷裂韌度和熱疲勞抗力，提高其性能和壽命。
3.8 復(fù)合強(qiáng)韌化
M2鋼制模具，1180~1190℃加熱，在稍低于Ms點(diǎn)以下等溫1~1.5h，560℃×2h×2次硝鹽回火，可獲得B下+M的復(fù)相組織，與淬油相比，抗彎強(qiáng)度提高56%，在擠壓08鋼制工件時(shí)，壽命大幅提高，以磨損失效。再如，H13鋼制模具，由常規(guī)淬火＋回火改用1030℃加熱淬火，250℃×10min等溫分級(jí)，使aK值提高33.4%，壽命比3CrW8V鋼提高1.6~6倍。
3.9 在第一類回火脆性區(qū)回火
世間一切事物都是相對(duì)的，而不是絕對(duì)的。T10A鋼和GCr15鋼的第一類回火脆性區(qū)在230~270℃，一般用180~200℃回火。國(guó)內(nèi)有人偏選在該軸承鋼的第一類回火脆性區(qū)回火，可獲得高的疲勞抗力。對(duì)于應(yīng)力集中不嚴(yán)重、承受拉伸-壓縮-彎曲應(yīng)力的冷作模具，因其壽命主要取決于疲勞裂紋的萌生，所以應(yīng)盡可能提高強(qiáng)度，用此工藝可收到奇效。
3.10SX011832型號(hào)轉(zhuǎn)盤(pán)軸承軸承表面強(qiáng)化
縱觀各種軸承失效，大多從表面開(kāi)始，因此應(yīng)做好“表面文章”。其中包括碳氮共滲、氮碳共滲、滲氮后氧化、蒸汽處理、TD處理、表面涂層、滲硼、滲金屬、硫化、硼硫復(fù)合滲，以及表面感應(yīng)加熱、激光淬火等。不是所有軸承都可以進(jìn)行各種強(qiáng)化，應(yīng)有所針對(duì)性。
目前，世界上軸承表面強(qiáng)化方法如圖1所示。
圖片
圖1 國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)表面處理工藝
3.11 提高熱作軸承的抗熱疲勞性能
熱開(kāi)裂和熱疲勞決定了軸承材料的高溫強(qiáng)度和軸承表面狀態(tài)，劃痕和電火花加工變形層會(huì)促使裂紋產(chǎn)生和擴(kuò)大，為此人們采取了一系列的措施。
1）Y10鋼制軸承，應(yīng)適當(dāng)提高淬火溫度、回火溫度，以增強(qiáng)熱疲勞抗力。
2）避免脫碳，因?yàn)槊撎紩?huì)使熱疲勞裂紋擴(kuò)大，降低熱疲勞強(qiáng)度。
3）滲氮，特別是有化合物層時(shí)，滲氮能防止熱疲勞裂紋的產(chǎn)生。
4）表面粗糙度差和磨紋會(huì)降低熱疲勞抗力。
5）提高高溫強(qiáng)度和塑性有利于提高熱疲勞強(qiáng)度。
6）電火花加工出現(xiàn)大的變形層有損于熱疲勞強(qiáng)度。
7）熱作軸承高溫回火比低溫回火有低的熱沖擊裂紋性。
8）熱作軸承涂層可提高熱疲勞性能及耐磨性。
3.12 軸承熱處理變形的矯正法
軸承處理變形實(shí)屬正常，關(guān)鍵是掌握變形規(guī)律并設(shè)法矯正。變形矯正的方法簡(jiǎn)介如下：
1）利用馬氏體相變超塑性的原理適時(shí)矯正，4m機(jī)械刀片、1.5m長(zhǎng)拉刀淬火后冷至適當(dāng)溫度，輕輕施壓就可矯正好，軸承校直亦然。
2）加壓回火：系指施加壓力以矯正淬火畸變的回火，
3）冷處理矯正：殘留奧氏體多的不銹鋼淬火件，-70℃×1~2h深冷處理時(shí)尺寸脹大，制作Cr12鋼軸承合適。
4）熱點(diǎn)矯正：在彎曲件的凸處，用氧乙炔火焰或高頻感應(yīng)加熱裝置，快速加熱到700℃左右，迅速冷卻收縮，予以矯正。
5）高頻縮孔矯正：脹大的軸承工件，放在感應(yīng)圈內(nèi)加熱至700℃左右，迅速冷卻可起到縮孔作用。縮孔多次時(shí)應(yīng)進(jìn)行去應(yīng)力處理。
6）電鍍?cè)龊癯C正法。
7）化學(xué)腐蝕矯正：腐蝕劑有40%HNO3+60%H2O或20%HNO3+20%H2SO4。不需腐蝕處用瀝青或石蠟保護(hù)。
8）急冷縮孔矯正：對(duì)于孔脹大的工件，可退火加熱到700℃后迅速冷卻1~2次進(jìn)行矯正。
圖片
三、 結(jié)束語(yǔ)
科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，以上展現(xiàn)的提高軸承壽命的12項(xiàng)技術(shù)措施經(jīng)濟(jì)實(shí)用。只要我們認(rèn)真研究軸承失效的原因，制訂整改方案，有針對(duì)性地采取相應(yīng)技術(shù)措施，就一定能造出高質(zhì)量、長(zhǎng)壽命的軸承。
