KOYO轴承的表面和表面层质量介绍

KOYO轴承的失效模式有表面接触疲劳、磨粒磨损、粘附磨损和腐蚀磨损，它们总是发生在KOYO轴承工作表面和表面层，显然工作表面层的质量对KOYO轴承的可靠性和使用寿命是至关重要的。

KOYO轴承工作表面质量研究包括：表面形貌分析；表面材质和表面变质层分析；表面应力状态分析；表面磨损状态和腐蚀状态分析等等。

由于受到冷、热加工条件和润滑介质等因素的影响，KOYO轴承工作表面的微观组织结构、物理、化学、力学性能等往往与其心部有很大的不同。KOYO轴承表面的微观结构、物理、化学、力学性能发生了变化的表面层称为表面变质层。若表面变质层是由磨削加工过程引起的就称为磨削表面变质层。KOYO轴承工作表面变质层分析是KOYO轴承表面质量分析的主要组成部分，当然也是KOYO轴承失效分析的重要组成部分之一。

依KOYO轴承工作表面磨削变质层的形成机理，影响磨削变质层的主要因素是磨削热和磨削力的作用。鼎达进口轴承—王

1.磨削热

在磨削加工中，砂轮和工件接触区内，消耗大量的能，产生大量的磨削热，造成磨削区的局部瞬时高温。运用线状运动热源传热理论公式推导、计算或应用红外线法和热电偶法实测实验条件下的瞬时温度，可发现在0.1～0.001ms内磨削区的瞬时温度可高达1000～1500℃。这样的瞬时高温，足以使工作表面一定深度的表面层产生高温氧化，非晶态组织、高温回火、二次淬火，甚至烧伤开裂等多种变化。

（1）表面氧化层

瞬时高温作用下的钢表面与空气中的氧作用，升成极薄（20～30nm）的铁氧化物薄层。值得注意的是氧化层厚度与表面磨削变质层总厚度测试结果是呈对应关系的。这说明其氧化层厚度与磨削工艺直接相关，是磨削质量的重要标志。

（2）非晶态组织层

磨削区的瞬时高温使工件表面达到熔融状态时，熔融的金属分子流又被均匀地涂敷于工作表面，并被基体金属以极快的速度冷却，形成了极薄的一层非晶态组织层。它具有高的硬度和韧性，但它只有10nm左右，很容易在精密磨削加工中被去除。

（3）高温回火层

磨削区的瞬时高温可以使表面一定深度（10～100nm）内被加热到高于工件回火加热的温度。在没有达到奥氏体化温度的情况下，随着被加热温度的提高，其表面逐层将产生与加热温度相对应的再回火或高温回火的组织转变，硬度也随之下降。加热温度愈高，硬度下降也愈厉害。

（4）二层淬火层

当磨削区的瞬时高温将工件表面层加热到奥氏体化温度（Ac1）以上时，则该层奥氏体化的组织在随后的冷却过程中，又被重新淬火成马氏体组织。凡是有二次淬火烧伤的工件，其二次淬火层之下必定是硬度极低的高温回火层。

（5）磨削裂纹

二次淬火烧伤将使工件表面层应力变化。二次淬火区处于受压状态，其下面的高温回火区材料存在着zui大的拉应力，这里是zui有可能发生裂纹核心的地方。裂纹zui容易沿原始的奥氏体晶界传播。严重的烧伤会导致整个磨削表面出现裂纹（多呈龟裂）造成工件报废。

2.磨削力形成的变质层

在磨削过程中，工件表面层将受到砂轮的切削力、压缩力和摩擦力的作用。尤其是后两者的作用，使工件表面层形成方向性很强的塑性变形层和加工硬化层。这些变质层必然影响表面层残余应力的变化。鼎达进口轴承—王

（1）冷塑性变形层

在磨削过程中，每一刻磨粒就相当于一个切削刃。不过在很多情况下，切削刃的前角为负值，磨粒除切削作用之外，就是使工件表面承受挤压作用（耕犁作用），使工件表面留下明显的塑性变形层。这种变形层的变形程度将随着砂轮磨钝的程度和磨削进给量的增大而增大。

（2）热塑性变形（或高温性变形）层

磨削热在工作表面形成的瞬时温度，使一定深度的工件表面层弹性极限急剧下降，甚至达到弹性消失的程度。此时工作表面层在磨削力，特别是压缩力和摩擦力的作用下，引起的自由伸展，受到基体金属的限制，表面被压缩（更犁），在表面层造成了塑性变形。高温塑性变形在磨削工艺不变的情况下，随工件表面温度的升高而增大。

（3）加工硬化层

有时用显微硬度法和金相法可以发现，由于加工变形引起的表面层硬度升高。

除磨削加工之外，铸造和热处理加热所造成的表面脱碳层，再以后的加工中若没有被*去处，残留于工件表面也将造成表面软化变质，促成KOYO轴承的早期失效。

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青岛鼎达进口轴承有限公司

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进口轴承套圈成型加工的方法

虽然进口轴承类型众多，其结构型式、公差等级、材料选用、加工方法存在差异，但其基本制造过程均包含以下内容：

1、进口轴承零件制造-进口轴承零件检查-进口轴承零件退磁、清洗、防锈—进口轴承装配-进口轴承成品检查—进口轴承成品退磁、清洗-进口轴承成品涂油包装斗成品入库。

2、套圈是进口轴承的重要零件，由于进口轴承的品种繁多，使得不同类型进口轴承的套圈尺寸、结构、制造使用的设备、工艺方法等各不相同。又由于套圈加工工序多、工艺复杂、加工精度要求高，因此，套圈的加工质量对进口轴承的精度、使用寿命和性能有着重要的影响。

3、套圈制造的原材料为圆柱形棒料或管料，目前根据成型工艺不同，进口轴承套圈一般有以下几种制造过程。

1）（棒料）下料-锻造-退火（或正火-车削（冷辗成型）-热处理淬、回火-磨削-零件检查-退磁、清洗-提交装配。

2）（棒料、管料）下料-冷辗成型-热处理淬、回火-磨削-零件检查-退磁、清洗-提交装配。

3）（管料）下料-车削成型-热处理淬、回火-磨削-零件检查-退磁、清洗-提交装配

4）（棒料）下料-冷（温）挤压成型-车削-热处理淬、回火-磨削-零件检查-退磁、清洗-提交装配

套圈成型方法：

目前在套圈加工中，成型方法主要有以下几种：锻造成型、车削成型、冷辗扩成型和冷（温）挤压成型。在以上成型方法中，锻造成型加工应用，占总生产量的80％左右，对于一些小型通用类产品可以采用棒（管）料直接车削成型。20世纪80年代以来，我国一些中小型企业在中小型套圈的生产中采用了冷辗扩和冷（温）挤压成型工艺。

1）锻造成型

通过锻造加工可以消除金属内在缺陷，改善金属组织，使金属流线分布合理，金属紧密度好。锻造成型加工工艺广泛应用于进口轴承成型加工中，可以完成从内径~20mm的小型产品到外径5000mm的特大型产品的加工。常见的锻造成型方法有：热锻加工、冷锻加工、温锻加工，我国以热锻为主。

热锻加工因其成型加工设备不同又分为：自由锻造加工工艺、压力机锻造工艺、平锻机锻造工艺和高速镦锻机锻造工艺。鼎达进口轴承—王

2）冷辗成型

冷辗扩工艺是一种能提高材料利用率，提高金属组织致密性，保持金属流线性的*工艺方法，它是一种无屑加工方法。从理论上说，冷辗成型的产品不需进行车削可直接进行热处理及磨削加工。目前，冷辗扩工艺主要应用于中、小型深沟球进口轴承，其主要工艺过程为：

锻造毛坯（环形）-车削（除沟道）-辗扩（沟及倒角）整径-软磨两端面。

采用冷辗扩工艺和锻造成型工艺时，产品的精度除了受设备精度影响外，还要受成型模具精度的影响。

3）车削成型：

在进口轴承行业，传统的车削成型技术是使用车床，采用集中工序法完成成型加工。但由于该方法所用设备调整难度大、机床精度低、材料利用率低，因此该工艺方法正在被淘汰。

随着科学技术的发展，数控车削机床迅速发展并日益完善。目前，一些外形复杂、精度要求高的产品正越来越多地采用数控车削成型技术。

综上所述，套圈成型加工的方向应该是向着金属材料利用率高、生产效率高、成型精度高的方向发展。因此，高速镦锻技术、冷辗扩技术、数控车削成型技术将会得到越来越多的应用。

虽然进口轴承类型众多，其结构型式、公差等级、材料选用、加工方法存在差异，但其基本制造过程均包含以下内容：

1、进口轴承零件制造-进口轴承零件检查-进口轴承零件退磁、清洗、防锈—进口轴承装配-进口轴承成品检查—进口轴承成品退磁、清洗-进口轴承成品涂油包装斗成品入库。

2、套圈是进口轴承的重要零件，由于进口轴承的品种繁多，使得不同类型进口轴承的套圈尺寸、结构、制造使用的设备、工艺方法等各不相同。又由于套圈加工工序多、工艺复杂、加工精度要求高，因此，套圈的加工质量对进口轴承的精度、使用寿命和性能有着重要的影响。

3、套圈制造的原材料为圆柱形棒料或管料，目前根据成型工艺不同，进口轴承套圈一般有以下几种制造过程。

1）（棒料）下料-锻造-退火（或正火-车削（冷辗成型）-热处理淬、回火-磨削-零件检查-退磁、清洗-提交装配。

2）（棒料、管料）下料-冷辗成型-热处理淬、回火-磨削-零件检查-退磁、清洗-提交装配。

3）（管料）下料-车削成型-热处理淬、回火-磨削-零件检查-退磁、清洗-提交装配

4）（棒料）下料-冷（温）挤压成型-车削-热处理淬、回火-磨削-零件检查-退磁、清洗-提交装配

套圈成型方法：

目前在套圈加工中，成型方法主要有以下几种：锻造成型、车削成型、冷辗扩成型和冷（温）挤压成型。在以上成型方法中，锻造成型加工应用，占总生产量的80％左右，对于一些小型通用类产品可以采用棒（管）料直接车削成型。20世纪80年代以来，我国一些中小型企业在中小型套圈的生产中采用了冷辗扩和冷（温）挤压成型工艺。

1）锻造成型

通过锻造加工可以消除金属内在缺陷，改善金属组织，使金属流线分布合理，金属紧密度好。锻造成型加工工艺广泛应用于进口轴承成型加工中，可以完成从内径~20mm的小型产品到外径5000mm的特大型产品的加工。常见的锻造成型方法有：热锻加工、冷锻加工、温锻加工，我国以热锻为主。

热锻加工因其成型加工设备不同又分为：自由锻造加工工艺、压力机锻造工艺、平锻机锻造工艺和高速镦锻机锻造工艺。鼎达进口轴承—王

2）冷辗成型

冷辗扩工艺是一种能提高材料利用率，提高金属组织致密性，保持金属流线性的*工艺方法，它是一种无屑加工方法。从理论上说，冷辗成型的产品不需进行车削可直接进行热处理及磨削加工。目前，冷辗扩工艺主要应用于中、小型深沟球进口轴承，其主要工艺过程为：

锻造毛坯（环形）-车削（除沟道）-辗扩（沟及倒角）整径-软磨两端面。

采用冷辗扩工艺和锻造成型工艺时，产品的精度除了受设备精度影响外，还要受成型模具精度的影响。

3）车削成型：

在进口轴承行业，传统的车削成型技术是使用车床，采用集中工序法完成成型加工。但由于该方法所用设备调整难度大、机床精度低、材料利用率低，因此该工艺方法正在被淘汰。

随着科学技术的发展，数控车削机床迅速发展并日益完善。目前，一些外形复杂、精度要求高的产品正越来越多地采用数控车削成型技术。

综上所述，套圈成型加工的方向应该是向着金属材料利用率高、生产效率高、成型精度高的方向发展。因此，高速镦锻技术、冷辗扩技术、数控车削成型技术将会得到越来越多的应用。

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