軸承作為機械設備的重要零部件之一，工作時(shí)對軸承表面具有較高的要求，比如說(shuō)光潔度、強度和耐磨性，這就會(huì )涉及到軸承材料與軸承加工工藝，如軸承套圈內表面出現麻點(diǎn)、凹坑裂紋等缺陷會(huì )嚴重影響到軸承的工作性能。下面本公司根據對軸承知識的了解，舉出相關(guān)軸承套圈加工過(guò)程中常見(jiàn)的一些表面缺陷實(shí)例，以及對此缺陷做出相應的措施。

1、軸承套圈內圈表面缺陷舉例

軸承套圈生產(chǎn)過(guò)程中，需要對軸承套圈進(jìn)行鍛造加工，而軸承套圈鍛造加工中，發(fā)現軸承圈內壁有裂紋、凹坑等缺陷（如圖1所示），這種缺陷引起軸承報廢率很好。

圖1 軸承圈內表面缺陷

2、軸承套圈內圈表面缺陷分析

1）成分分析

對于缺陷軸承套圈進(jìn)行成分反分析，結果如表1所示。

2）氣體分析

此軸承套圈的材質(zhì)使用的是GCr15圓鋼，GCr15圓鋼在冶煉時(shí)經(jīng)過(guò)RH真空脫氣處理，追溯缺陷產(chǎn)品出廠(chǎng)氣體檢驗記錄檢驗合格。對缺陷產(chǎn)品制樣進(jìn)行氣體分析，如表2所示。由此可見(jiàn)該缺陷非皮下氣泡缺陷。

3）金相分析

經(jīng)過(guò)金相分析(如圖2所示)發(fā)現，在凹坑和裂紋缺陷附近無(wú)大顆粒夾雜物，均有氧化鐵皮存在，缺陷處脫碳層完整。其中裂紋缺陷處皮下還存在多條相似裂紋，裂紋內均有氧化鐵皮存在。由此可以判斷該缺陷在加熱前產(chǎn)生，屬原材料缺陷。

圖2 GCr15軸承套圈內表面缺陷部位金相組織

可見(jiàn)，該類(lèi)缺陷全部產(chǎn)生于內表面結合軸承圈鍛造工藝和金屬塑性原理，大膽地判斷該缺陷為圓鋼外表面缺陷在鍛孔過(guò)程中隨著(zhù)金屬變形延伸到軸承圈的內表面處，由于內表面加工余量較小，在磨削過(guò)程中沒(méi)有清除掉暴露在表面，造成零件報廢。為了驗，證該觀(guān)點(diǎn)的正確性特進(jìn)行模擬實(shí)驗驗證。

3、模擬實(shí)驗分析

1）試驗目的

驗證軸承套圈加工時(shí)，圓鋼外表面的一些缺陷如裂紋、麻點(diǎn)、凹痕等是否會(huì )在沖壓過(guò)程中向圓鋼毛坯橫截面移動(dòng)，并在沖頭的沖壓下進(jìn)入軸承圈內表面邊緣及以下部位，導致產(chǎn)品不合格。

2）實(shí)驗設計

經(jīng)過(guò)和用戶(hù)技術(shù)人員溝通，確定了鍛造過(guò)程中的壓縮比、原材料尺寸、毛坯、沖頭等關(guān)鍵參數(表3)和加工工藝。利用現有資源制作了模具、沖頭等實(shí)驗，工具如圖3所示。

圖3 軸承套圈試驗工具

3）實(shí)驗過(guò)程

a、標記試樣

切取1個(gè)試樣，試樣為直徑50mm的GCrl5圓鋼，試樣高度55mm。在試樣端面和表面加工環(huán)形凹槽，便于實(shí)驗時(shí)觀(guān)察環(huán)形凹槽的位置移動(dòng)情況如圖3所示。 

b、實(shí)驗步驟

為了保護設備，箱式電阻爐升溫至850°，放入試樣后保溫30min。準備好初鍛模具和頂鍛試驗機，放入試樣進(jìn)行沖壓待試樣冷卻后取下。將圓柱形試樣再次加熱，使用沖頭和鍛孔模具進(jìn)行鍛孔。完成沖壓實(shí)驗后，將試樣切開(kāi)剖面觀(guān)察。

c、實(shí)驗結論

初鍛實(shí)驗后，圓鋼表面的環(huán)形標記全部上升于初鍛零件上表面處，如圖4、圖5所示。

圖4 圓鋼試樣

 圖5  初鍛零件

鍛孔實(shí)驗后，環(huán)形標記在沖頭巨大壓力下，有向內孔邊緣傾斜移動(dòng)的跡象，如圖6所示。

圖6 鍛孔零件1

在試樣的邊緣發(fā)現1條細小裂紋，該裂紋原處于試樣表面標記的下方，現已移動(dòng)至試樣端面的上方。如果該裂紋出現在靠近試樣端面的位置，就有可能移動(dòng)至軸承圈內邊緣處，如圖7所示。

圖7鍛孔零件2

受設備限制，本次實(shí)驗使用500t液壓頂鍛試驗機代替客戶(hù)的沖壓設備，遠小于客戶(hù)使用的空氣錘的沖擊力，理論上由于沖擊力的增加金屬流動(dòng)性增大，環(huán)形標記向內孔邊緣傾斜移動(dòng)的跡象會(huì )更加明顯。如果圓鋼外表面存在裂紋、劃傷、凹坑、麻點(diǎn)、夾雜等缺陷熱變形過(guò)程中在沖擊力的作用下，會(huì )流動(dòng)至軸承圈內表面邊緣，在后續磨削過(guò)程中暴露在表面造成零件報廢。

4、改進(jìn)措施

1）供方提升圓鋼表面質(zhì)量，表面不應有裂紋、劃傷、麻點(diǎn)和夾雜等缺陷，如有上述缺陷應及時(shí)清除。

2）目前毛坯軸承圈外表面的加工余量為0.6mm在磨削過(guò)程中表面缺陷全部被清除，未發(fā)現外表面缺陷；內表面的加工余量為0.3 mm，應增加磨削加工余量，將內表面的缺陷清除。

3）軸承圈在初鍛過(guò)程中全部采用自由鍛工藝。在設計過(guò)程中根據各零件的鍛孔尺寸，在滿(mǎn)足零件壓縮比的基礎上，利用體積不變原理，用φ55mm或φ52mm的圓鋼替代φ50mm圓鋼，避免圓鋼外表面金屬在熱變形過(guò)程中流入內表面。