專利名稱：一種回轉支承滾道淬火的工藝方法
技術領域：
本發明屬于回轉支承加工制造領域，尤其涉及一種回轉支承滾道淬火的工藝方法。
背景技術：
回轉支承行業在我國已經經歷了 30余年的發展，自1984年首次發布的JB2300-84《回轉支承形式、基本參數和技術要求》標準，以及在1999年修訂的JB/T2300-1999《回轉支承》標準，現我國已是具備了完善的回轉支承設計、制造和測試的綜合開發能力。同時不同的行業對回轉支承頁提出了自己的標準，如風力發電、建筑機械、軸承行業等，由此可見產品逐漸進入細化、品種多的競爭態勢。 目前，市場上用量最大的是單排四點接觸球式回轉支承，而且滾道直徑在0 500 O 1500mm之間的占其中的絕大部分；如今，隨著工程機械、特種車和工業機器人等的發展，特別是風力發電行業高速成長，對產品的質量、創新性提出了更高的要求。但是高精度、壽命長、耐候性強的高端回轉支承市場依然被國外傳統的企業把持，每年國內都需要進口大量此類回轉支承，國內企業均面臨技術創新的嚴峻挑戰?；剞D支承的失效形式有兩種，一是滾道損壞，二是斷齒，而滾道損壞占的比例達98%以上，因此滾道質量是回轉支承質量的核心問題，影響回轉支承滾道質量的因素較多，如滾道的材質、幾何尺寸和粗糙度(加工精度)，滾道回轉的線速度及跳動、感應器的形狀與工件的位置、加熱溫度、淬火液的選擇、控制、壓力，但其中滾道淬火硬度、淬硬層深度、滾道曲率半徑和接觸角無疑是最重要的四個影響因素，它們以不同的方式影響著滾道質量，并決定了回轉支承的承載能力和使用壽命，綜上回轉支承滾道淬火的工藝過程及淬火質量很重要，已有的淬火工藝過程簡單，其容易導致淬火滾道面出現細小裂紋，嚴重的導致工件報廢，同時使用過程中PAG淬火液會隨工件流失、氧化分解，以及雜質、油污、自來水含有物質等加入，都構成了對濃度的影響，用折光儀檢測的數據將缺乏真實性，從而影響滾道質量。

發明內容
發明提供了一種回轉支承滾道淬火的工藝方法，通過對淬火過程中的中頻感應器與滾道之間的耦合間隙、電流透入深度、滾道線速度、淬火液的溫度和濃度等工藝參數的設定和調整，提高了淬火質量，避免了淬火滾道面出現細小裂紋，嚴重的導致工件報廢，同時使用過程中PAG淬火液會隨工件流失、氧化分解，以及雜質、油污、自來水含有物質等加入，都構成了對濃度的影響，用折光儀檢測的數據將缺乏真實性，從而影響滾道質量等問題。本發明的技術方案如下
一種回轉支承滾道淬火的工藝方法，其主要工序是對回轉支承的內圈和外圈分別進行毛坯粗車、滾道半精車、淬火、去應力回火和磨削，其特征在于所述淬火中的淬火設備中的感應器采用中頻淬火感應器，淬火液為PAG淬火液，淬火設備中工件的支撐部件包括有一上托輪、兩下托輪，所述兩下托輪分別由減速電機驅動，所述中頻淬火感應器固定安裝在固定架上，所述固定架上還安裝有驅動中頻淬火感應器運行的變壓器，所述中頻淬火感應器前端部的感應頭為弧形與其對應的滾道相配合，且感應頭兩端與其對應的滾道應留有耦合空隙，所述固定架底端設有滾輪；
其利用上述淬火設備淬火的具體工藝步驟如下
(1)、首先測量待淬火工件的滾道直徑和外圓直徑，根據工件在淬火設備上的中心高，計算和調整上托輪與兩下滾輪之間的中心距，同時調整工件頂部的上托輪位置，確保工件中心高與中頻淬火感應器的感應頭中心高度一致；
(2)、將待淬火工件清潔干凈，不得殘留加工殘留物和其它附著物、油污，吊裝上淬火設備上，安放妥當后，用百分表檢測工件的滾道徑向跳動 ，跳動控制在0. Imm之內；
(3 )、調整中頻淬火感應器的感應頭與待淬火工件的滾道間隙，用塞尺檢測中頻淬火感應器的感應頭與滾道間隙，控制感應頭的弧形端部與其對應的滾道位置間距hi和感應頭的兩端與其對應的滾道位置間距h2尺寸，如感應頭的弧形端部與其對應的滾道位置間距為h=l I. 8mm,則感應頭的兩側與其對應的滾道位置間距為hl=2 2. 5mm ;
(4)、通過溫度儀進行監控調整PAG淬火液的溫度，通過冷卻塔將PAG淬火液溫度控制在40± 10°C，通過折光儀配合粘度測定法、真實濃度測定法檢測PAG淬火液濃度，通過PAG淬火液中加入水將濃度控制在9± 1% ；
(5 )、調整中頻淬火設備感應頻率及電壓、電流輸出參數，其中中頻感應器的工作頻率取決于淬火深度，一般取的電流透入深度是淬硬層深度的2倍左右，回轉支承滾道淬火深度為3 5mm，計算頻率范圍在7 2. 5KHz ;待淬火工件旋轉速度是由減速電機帶動的上托輪和兩個下托輪帶動完成的，其旋轉速度可調，具體速度控制應該和現場的設備參數選擇和滾道球體直徑等因素組合測試才能確認；
(6)、取同規格的樣件，進行測試20-30cm距離的淬火，檢查淬火硬度和外表質量，合格后進行首件加工，首件檢測后方可批量生產，在批量生產過程中注意每班過程參數記錄，用統計分析方法，逐步控制過程工藝參數，淬火后10小時之內必須進行回火處理，回火溫度190± 10°C，保溫2個小時，空冷，再次檢驗。所述的滾道半精車中的待淬火工件滾道的粗糙度為3. 2-1. 6，同時滾道中間如留有油槽，其油槽兩側與滾道的連接面采用圓滑過渡，而且油槽的半徑R3與滾道半徑R之間采用半徑為R2的連接面圓滑自然連接時，其R1、R2、R3設計時要考慮到淬火的尖角效應，盡可能取大尺寸，一般要求不小于3_。所述的待淬火工件滾道直徑為500-1500mm，待淬火工件滾道線速度的控制范圍基本在180 220mm/min之間。本發明的原理為滾圈大多材質為50Mn或42CrMo合金鋼，材質加工前均為調質硬度為210-270HB，毛坯均為碾壓成型調質交貨狀態。半精車大多數廠家對粗糙度要求不是太嚴格，基本控制在粗糙度12. 5狀態，根據中頻淬火的尖角效應，如果粗糙度偏低，容易導致淬火滾道面出現細小裂紋，嚴重的導致工件報廢，由此要求粗糙度最好控制在3. 2-1. 6左右。其次如果滾道中間留有油槽，油槽的半徑R3盡可能與滾道半徑R面連接圓滑自然，因此R1、R2、R3設計時要考慮到淬火的尖角效應，盡可能取大尺寸，一般要求不小于3_，并且要求滾道半精車后要去毛刺和工件表面附著物，保持工件的清潔。中頻感應器感應頭的形狀與位置。感應器加熱是利用電器感應原理，在工件表面上產生感應電流即渦流，在待淬火工件自身電阻作用下，電能轉換成熱能，為準確表達感應器的外形圓弧尺寸，制作時要充分在了解滾道截面幾何尺寸的基礎上進行仿形加工，以確保加熱面受熱均勻，考慮到尖角效應，感應器外側兩端應設計較大的耦合空隙，原則淬火時，h=l I. 8mm, hl=2 2. 5mm,
感應器的工作頻率取決于淬火深度，一般取的電流透入深度是淬硬層深度的2倍，回轉支承滾道淬火深度為3 5mm，計算頻率范圍在7 2. 5KHz,
熱溫度及工件的滾道運動的線速度。中頻加熱的特點是加熱速度快，金屬材料的金相組織變化也快，所得的奧氏體晶粒也越細，從而得到的硬度比普通加熱淬火的硬度也高 2 3HRC，馬氏體細小，耐磨性及疲勞強度也大大提高。由于滾圈的材料通過調質或正火，材料組織晶粒較細，一般選擇淬火溫度基本選擇920±20°C。待淬火工件的旋轉速度是由減速電機帶動兩個托輪帶動完成的，旋轉速度可調，這樣就便于不同直徑的工件的滾道旋轉線速度的控制，淬火時工件的線速度將直接影響滾道受熱的時間，對滾道的感應加熱溫度高低起決定作用，進而影響淬火層的深度，具體速度控制應該和現場的設備參數選擇和滾道球體直徑等因素組合測試才能確認，大多數滾道線速度的控制范圍基本在180 220mm/min之間。淬火液的控制。淬火液對淬火的硬度和淬火缺陷如裂紋、變形、硬度不足(白斑)有著根本影響，目前大多數廠家使用的PAG，這是一種由環氧乙烷與環氧丙烷的共聚物，當溫度升高時，聚醚溶解度反而會下降，乃至從水中析出(這叫做逆溶性)。聚醚水溶液在常溫下均勻透明溶液，溫度上升到濁點時，溶液就從透明變為混濁。當溫度繼續上升到逆熔點時，聚醚的線型大分子就會從水中析出，并與水完全分離。當聚醚濃度增大時，在淬火過程中能在工件表面形成沉積膜，起著隔熱層的作用，使冷卻速度下降。沉積膜的厚度取決于聚醚濃度。因此聚醚溶液的冷卻速度是可以調節的。沉積膜的存在使散熱比較均勻，從而可消除軟點，并減小工件的內應力，防止工件變形。當淬火溫度下降到逆熔點以下時，已析出的聚醚又會重新溶于水。PAG淬火液的工藝參數控制1、溫度淬火液的溫度需要有溫度儀進行監控，其使用溫度范圍較窄，一般為40± 10°C，配套的設備需要能進行溫度控制(冷卻或加熱)同時進行攪拌；2、濃度控制使用過程中PAG會隨工件流失、氧化分解，以及雜質、油污、自來水含有物質等加入，都構成了對濃度的影響，用折光儀檢測的數據將缺乏真實性，可以配合粘度測量法、真實濃度測量法(取樣加熱分離)系統控制PAG組分的含量，一般濃度控制在9± 1%。同時加大對工件處理前的清潔工作，延長使用壽命。本發明的有益效果
本發明通過對淬火過程中的耦合間隙、電流透入深度、滾道線速度、淬火液的溫度和濃度等工藝參數的設定和調整，提高了淬火質量，特別適合材料為50Mn或42CrMo，直徑在500-1500mm范圍內的滾道淬火要求。


圖I為淬火設備與待淬火工件結構示意圖。圖2為中頻感應器感應頭與滾道配合結構示意圖。圖3為滾道結構示意圖。圖4為滾道淬火硬度層示意圖。
具體實施例方式參見附圖一種回轉支承滾道淬火的工藝方法，其主要工序是對回轉支承的內圈和外圈分別進行毛坯粗車、滾道半精車、淬火、去應力回火和磨削，淬火中的淬火設備中的感應器采用中頻淬火感應器，淬火液為PAG淬火液，淬火設備中工件I的支撐部件包括有一上托輪6、兩下托輪4、5，兩下托輪4、5分別由減速電機3驅動，中頻淬火感應器2固定安裝在固定架7上，固定架7上還安裝有驅動中頻淬火感應器2運行的變壓器，中頻淬火感應器2前端部的感應頭8為弧形與其對應的滾道9相配合，且感應頭8兩端與其對應的滾道9應留有耦合空隙，固定架底端設有滾輪；
其利用上述淬火設備淬火的具體工藝步驟如下 (1)、首先測量待淬火工件的滾道直徑和外圓直徑，根據工件在淬火設備上的中心高，計算和調整上托輪與兩下滾輪之間的中心距，同時調整工件頂部的上托輪位置，確保工件中心高與中頻淬火感應器的感應頭中心高度一致；
(2)、將待淬火工件清潔干凈，不得殘留加工殘留物和其它附著物、油污，吊裝上淬火設備上，安放妥當后，用百分表檢測工件的滾道徑向跳動，跳動控制在0. Imm之內；
(3 )、調整中頻淬火感應器的感應頭與待淬火工件的滾道間隙，用塞尺檢測中頻淬火感應器的感應頭與滾道間隙，控制感應頭的弧形端部與其對應的滾道位置間距hi和感應頭的兩端與其對應的滾道位置間距h2尺寸，如感應頭的弧形端部與其對應的滾道位置間距為h=l I. 8mm,則感應頭的兩側與其對應的滾道位置間距為hl=2 2. 5mm ;
(4)、通過溫度儀進行監控調整PAG淬火液的溫度，通過冷卻塔將PAG淬火液溫度控制在40± 10°C，通過折光儀配合粘度測定法、真實濃度測定法檢測PAG淬火液濃度，通過PAG淬火液中加入水將濃度控制在9± 1% ；
(5)、調整中頻淬火設備感應頻率及電壓、電流輸出參數，其中中頻感應器的工作頻率取決于淬火深度，一般取的電流透入深度是淬硬層深度的2倍左右，回轉支承滾道淬火深度為即滾道截面淬火硬度層10為3 5mm，計算頻率范圍在7 2. 5KHz ;待淬火工件旋轉速度是由減速電機帶動的上托輪和兩個下托輪帶動完成的，其旋轉速度可調，具體速度控制應該和現場的設備參數選擇和滾道球體直徑等因素組合測試才能確認；
(6)、取同規格的樣件，進行測試20-30cm距離的淬火，檢查淬火硬度和外表質量，合格后進行首件加工，首件檢測后方可批量生產，在批量生產過程中注意每班過程參數記錄，用統計分析方法，逐步控制過程工藝參數，淬火后10小時之內必須進行回火處理，回火溫度190± 10°C，保溫2個小時，空冷，再次檢驗。所述的滾道半精車中的待淬火工件滾道的粗糙度為3. 2-1. 6，同時滾道中間如留有油槽，其油槽兩側與滾道的連接面采用圓滑過渡，而且油槽的半徑R3與滾道半徑R之間采用半徑為R2的連接面圓滑自然連接時，其R1、R2、R3設計時要考慮到淬火的尖角效應，盡可能取大尺寸，一般要求不小于3_。所述的待淬火工件滾道直徑為500-1500mm，待淬火工件滾道線速度的控制范圍基本在180 220mm/min之間。
權利要求
1.一種回轉支承滾道淬火的工藝方法，其主要工序是對回轉支承的內圈和外圈分別進行毛坯粗車、滾道半精車、淬火、去應力回火和磨削，其特征在于所述淬火中的淬火設備中的感應器采用中頻淬火感應器，淬火液為PAG淬火液，淬火設備中工件的支撐部件包括有一上托輪、兩下托輪，所述兩下托輪分別由減速電機驅動，所述中頻淬火感應器固定安裝在固定架上，所述固定架上還安裝有驅動中頻淬火感應器運行的變壓器，所述中頻淬火感應器前端部的感應頭為弧形與其對應的滾道相配合，且感應頭兩端與其對應的滾道應留有耦合空隙，所述固定架底端設有滾輪； 其利用上述淬火設備淬火的具體工藝步驟如下 (1)、首先測量待淬火工件的滾道直徑和外圓直徑，根據工件在淬火設備上的中心高，計算和調整上托輪與兩下滾輪之間的中心距，同時調整工件頂部的上托輪位置，確保工件中心高與中頻淬火感應器的感應頭中心高度一致； (2)、將待淬火工件清潔干凈，不得殘留加工殘留物和其它附著物、油污，吊裝上淬火設備上，安放妥當后，用百分表檢測工件的滾道徑向跳動，跳動控制在0. Imm之內； (3 )、調整中頻淬火感應器的感應頭與待淬火工件的滾道間隙，用塞尺檢測中頻淬火感應器的感應頭與滾道間隙，控制感應頭的弧形端部與其對應的滾道位置間距hi和感應頭的兩端與其對應的滾道位置間距h2尺寸，如感應頭的弧形端部與其對應的滾道位置間距為h=l I. 8mm,則感應頭的兩側與其對應的滾道位置間距為hl=2 2. 5mm ; (4)、通過溫度儀進行監控調整PAG淬火液的溫度，通過冷卻塔將PAG淬火液溫度控制在40± 10°C，通過折光儀配合粘度測定法、真實濃度測定法檢測PAG淬火液濃度，通過PAG淬火液中加入水將濃度控制在9± 1% ； (5)、調整中頻淬火設備感應頻率及電壓、電流輸出參數，其中中頻感應器的工作頻率取決于淬火深度，一般取的電流透入深度是淬硬層深度的2倍左右，回轉支承滾道淬火深度為3 5mm，計算頻率范圍在7 2. 5KHz ;待淬火工件旋轉速度是由減速電機帶動的上托輪和兩個下托輪帶動完成的，其旋轉速度可調，具體速度控制應該和現場的設備參數選擇和滾道球體直徑等因素組合測試才能確認； (6)、取同規格的樣件，進行測試20-30cm距離的淬火，檢查淬火硬度和外表質量，合格后進行首件加工，首件檢測后方可批量生產，在批量生產過程中注意每班過程參數記錄，用統計分析方法，逐步控制過程工藝參數，淬火后10小時之內必須進行回火處理，回火溫度190± 10°C，保溫2個小時，空冷，再次檢驗。
2.根據權利要求I所述的回轉支承滾道淬火的工藝方法，其特征在于所述的 滾道半精車中的待淬火工件滾道的粗糙度為3. 2-1. 6，同時滾道中間如留有油槽，其油槽兩側與滾道的連接面采用圓滑過渡，而且油槽的半徑R3與滾道半徑R之間采用半徑為R2的連接面圓滑自然連接時，其R1、R2、R3設計時要考慮到淬火的尖角效應，盡可能取大尺寸，一般要求不小于3mm。
3.根據權利要求I所述的回轉支承滾道淬火的工藝方法，其特征在于所述的待淬火工件滾道直徑為500-1500_，待淬火工件滾道線速度的控制范圍基本在180 220mm/min之間。
全文摘要
本發明公開了一種回轉支承滾道淬火的工藝方法，其主要工序是對回轉支承的內圈和外圈分別進行毛坯粗車、滾道半精車、淬火、去應力回火和磨削，淬火中的淬火設備中的感應器采用中頻淬火感應器，淬火液為PAG淬火液，淬火設備中工件的支撐部件包括有一上托輪、兩下托輪，兩下托輪分別由減速電機驅動，中頻淬火感應器固定安裝在固定架上，固定架上還安裝有驅動中頻淬火感應器運行的變壓器，中頻淬火感應器前端部的感應頭為弧形與其對應的滾道相配合，淬火的過程中通過對耦合間隙、電流透入深度、滾道線速度、淬火液的溫度和濃度等工藝參數的設定和調整。本發明通過對淬火過程中的耦合間隙、電流透入深度、滾道線速度、淬火液的溫度和濃度等工藝參數的設定和調整，提高了淬火質量。
文檔編號C21D1/62GK102766749SQ20121024392
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月14日 優先權日2012年7月14日
發明者唐華峰, 李云虎 申請人:安徽省宣城市乾坤回轉支承有限公司