低噪音精密微型钢球制造工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种低噪音精密微型钢球制造工艺，该工艺由优选原材料、球坯高速冷镦成型、光球热处理、磨球表面强化、磨球初研及探伤、后进入超细粒度超硬树脂砂轮精研、清洗、涂油防锈、包装步骤组成，其创新点在于：所述球坯成型步骤中增加了对原材料成型前轻拉工序，并将球坯设计成两极圆锥角２ａ在９５～１２５°之间，带微小环带的球坯，然后对球坯进行冷墩；所述表面强化步骤中增加钢球以自主落差撞击和相互撞击工序；所述精研工序采用３０００目树脂砂轮、５０００目树脂砂轮、８０００目树脂砂轮进行三次精研。由该工序制成的微型钢球低噪音、精密度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种精密电器用低噪音精密微型用钢球的制造工艺， 具体使用真空脱气精炼轴承钢材料制造的低噪音精密微型轴承钢球 的制造工艺。
技术介绍
目前国内外市场上使用的微型钢球在选用原材料的材质上、以及 钢球在球坯冷镦成型工艺处理还是比较传统的。由于原材料一般都是一般的普通GCr15轴承钢，其普通的材质使得钢球本身在轴承运转时 产生的噪音大；振动值高；在球坯成型工艺上，就是直接将轴承钢制 成圆形的的球坯及球坯形状有环带和极柱，其钢球成型质量既不能保 证，且球坯有环带等使材料损耗增大。另外，该方法原材料至冷镦 冲压形成变球坯的整个过程，包括光球淬火、回火工艺，都不能有效 提高材料的塑性，改变应力状态，使产品容易出现裂纹；在表面强化 工艺上钢球强化的原理是利用机械方法对钢球表面进行一定力和时 间的相互撞击，形成具有一定深度的强化层，且使不均匀残余应力控 制在700 900Mpa之间，传统的方法将钢球进行机械撞击，但撞击后 的残余压应力的大小和分布不合理，在磨球工序加工中还产生拉应力， 使钢球在使用过程中出现裂纹，加大了钢球的疲劳，具縮短钢球的寿 命；最后，在精研和超精研过程中，传统的精研和超精研方式为普 通钢球的几何精度在后序加工中以传统铸铁板加研磨剂和研磨液混 合方式生产并提高，但由于铁板是普通铸铁，存在组织不均、硬软不 一、杂质、縮孔等问题，容易造成钢球表面划、碰伤、烧伤及几何精 度达不到要求等不利因素。从而会产生表面烧伤特别是二次淬火烧伤和二次回火烧伤，这些现象是影响钢球寿命的一个主要问题，在轴承运转中会出现提前剥落、掉块和早期疲劳等失效现象。专利技术内容本专利技术提供了一种用真空脱气精轴承钢制作而成的精度高、耐磨 性强、噪音低的精密微型钢球的制造工艺。为了解决以上技术难题，本专利技术的一种低噪音精密微型钢球制造 工艺，由优选原材料、球坯高速冷镦成型、光球热处理、磨球表面强 化、磨球初研及探伤、后进入超细粒度超硬树脂砂轮精研、清洗、涂 油防锈、包装步骤组成，其创新点在于所述球坯成型步骤中增加了 对原材料成型前轻拉工序，并将球坯设计成两极圆锥角2a在95~125° 之间，带微小环带的球坯，然后对球坯进行冷墩；所述表面强化步骤 中增加钢球以自主落差撞击和相互撞击工序;所述精研工序采用3000 目树脂砂轮、5000目树脂砂轮、8000目树脂砂轮进行三次精研。所述两极具有圆锥角的球坯在冷墩成型中球坯产生的镦压应力通 过低温回火温度为150-170°C，保温时间2-3小时去除镦压应力。 所述表面强化工序步骤中球面形成强化层深度为大于0.2mm。 所述精研步骤中三步精研工序的工艺参数为第一步精研工序是 限制压力，正常为2 3Mpa;第二部精研工序是选择最佳转速，正常 为35~40r/min;第三步精研工序三是统一树脂砂轮盘的沟槽深度。以上工艺的优点在于1.优选原材料因为钢球生产的原材料非常重要，我公司选择优质的模注SUJ2优质真空脱气精炼钢轴承钢， 该种材料远远优于我们国家标准的SAC TC 98.91-2006《滚动轴承 GCrl5轴承钢》，经过检验使用，该原材料的稳定可靠，该材料质量 已达到国际高质量先进水平；2.球坯成型新工艺通过研究材料高速冷镦成形的规律，分析了材料组织纤维流动应力的特征和球坯成形速度等对微观组织的影响规律a.增加成型前轻拉0.2-0.3mm技术，去除表面轻微缺陷，统一尺寸与圆度，严格控制稳定冷镦成型压縮比，实现应变均匀化，使材料处于三个相互压应力状态下，这样有利于提高材料的塑性变形无损伤，改变应力状态，避免材料纤维组织损伤，保证了原材料原始组织的结构，为后序加工打好质量基础；b、将球坯两极设计成圆锥角2a在95 125。，并减小或去除环带厚度与宽度，使其最大成型球坯的变形应力仅是原球形球坯的65.3%，球坯呈小环带无两极， 一是减少光球、研磨和使用中对外漏金属纤维的影响，二是减少因为外漏纤维越多，被腐蚀和磨损材料组织的机会就越大；c.由于球形变化与压縮比的调整合理，用料明显减少，从试验统计表明，仅此一项材料利用率能提高近3.5%左右；d.增加冷镦成型后的球坯去压应力回火工艺，回火温度为150-170°C，保温时间2-3小时去除压应力。该技术是创新产品。3.表面强化工艺钢球表面强化原理是利用机械方法对钢球表面进行一定力和时间的撞击，形成具有一定深度的强化层，并控制残余应力在700~900Mpa之间。本专利技术在强化机内安装了一根高强度转子轴，并运用使钢球在高速撞击强化的原理，使钢球在桶内自由数万次和转子撞击。促使钢球表面快速形成一层表面强化层，从而使钢球改善表面强化层，增强了抗划伤，提高表面硬化层，且在强化工艺参数的合理调整下来控制表面强化层的深度、硬化层的均匀及消除残余应力。强化工艺的成熟使得残余压应力有效改善，使钢球在轴承运转工作时的受力状态均匀稳定，钢球表面的应力和内在压应力得到平衡，这样出现裂纹的机会明显降低，残余应力的大小和分布是否合理直接影响到钢球在轴承内运转工作的状态和寿命长短，这些都会影响到钢球在使用中的寿命疲劳与早期剥落。本专利技术的精密微型钢球，钢球在强化机内自由撞击强化工艺，是让钢球以自由落撞击在转子上和相互球撞使得球面形成深度为0.2mm以上强化层，并由表层逐渐向钢球里边至有效深度内以梯度方式过渡到正常组织层，防止没有过渡层而出现"起壳"提早剥落失效的不良现象，这如同是在钢球表面穿上一层薄薄的"防弹衣"，防撞击、耐磨损，最终提高钢球的使用寿命。特别是有效，低了钢球在轴承内运转中产生的噪音。 1精密微型钢球强化工艺放在两个硬磨工序中间，硬磨(一)去除上道工序热处理产生的氧化皮，纠正基本圆度，这有利于强化过程中产生的强化层控制，而且通过对原有留磨量的分解，作二次磨球，既提高了钢球精度，又降低了新的磨削应力产生的可能性，减少对强化层的破坏，特别是硬磨(二)既对尺寸精度适当磨削控制，又要提高几何精度，还要保持表面强化层不受破坏，达到设计要求。'4.所述超细粒度超硬树脂砂轮精研磨工艺对初研后的钢球增加二道初研研磨，采取了三次精研，三次精研磨量小、压力低、时间相对稳定并有效控制了因压力超大造成球体挤压产生的应为问题。三次精研为3000目树脂砂轮精研一、5000目树脂砂轮精研二、 8000目树脂砂轮精研三。进一步提高钢球表面质量与几何精度和表面粗糙度。具体实施例方式先选择优质的日本大同SUJ2优质精炼真空脱气钢的模注轴承钢，并对照中国标准的SAC TC 98. 91-2006《滚动轴承GCrl5轴承钢》进行验比，该材料的性能稳定可靠，并能代表当今国际先进水平。然后将选择好的日本大同SUJ2优质精炼真空脱气钢盘料，并通过轻拉机进行轻拉，该材料轻拉消耗O. 2-0. 3mm，去除表面轻微缺陷，统一尺寸与圆度并较直，稳定了冷镦高速机成型压縮比，实现冲压变化均匀，使材料处于三向压应力状态下，这样有利于提高材料的塑性，改变应力状态，避免裂纹的出现，为后序加工打好质量基础。在轻拉结束后，将该材料进行高速切割成各种尺寸所需的规格球坯状大小，然后进入锥鼓圆形模具中通过高速镦压压制成两极带圆锥角2 a ，所述圆锥角在95 125。之间的，呈小环带无两极的球坯。将上述冷镦成型后的球坯进行去冲压应力回本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低噪音精密微型钢球制造工艺，由优选原材料、球坯高速冷镦成型、光球热处理、磨球表面强化、磨球初研及探伤、后进入超细粒度超硬树脂砂轮精研、清洗、涂油防锈、包装步骤组成，其特征在于：所述球坯成型步骤中增加了对原材料成型前轻拉工序，并将球坯设计成两极圆锥角２ａ在９５～１２５°之间，带微小环带的球坯，然后对球坯进行冷墩；所述表面强化步骤中增加钢球以自主落差撞击和相互撞击工序；所述精研工序采用３０００目树脂砂轮、５０００目树脂砂轮、８０００目树脂砂轮进行三次精研。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：施祥贵，沙小建，马林，沈悦平，周勇，
申请(专利权)人：江苏力星钢球有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]