滚动轴承热处理(共38页).doc

精选优质文档-----倾情为你奉上 目 录前 言热处理工艺是金属材料工程的重要组成部分通过热处理可以改变材料的加工工艺性能，充分发挥材料的潜力，提高工件的使用寿命，本毕业设计是在《材料科学基础》《热处理原理》《热处理工艺》和《金属材料学》等课程学习的基础上开设的提高学生工程设计能力 热处理工艺是整个机械加工过程中的一个重要环节，他与工件设计机加工工艺之间存在密切关系如何实现工件设计时提出的几何行者加工精度，满足设计时所要求的各种性能指标，热处理工艺设计的合理与否，有着至关重要的作用现代工业的飞速发展对机械零部件，工模具等提出的要求越来越高热处理不仅对锻造机械加工的顺利进行和保证加工效果超着重要作用，而且在改善或消除加工后的缺陷.提高工件的使用寿命等方面起着重要作用为获得理想的组织和性能，保证零件再生产过程中的质量稳定性和使用寿命，就必须从工件的特点，要求和技术条件入手，认真分析产品在使用过程中的受力状况和可能的失效形式，正确选择材料；在根据生产规模、现场条件、热处理设备提出几种可行的热处理方案，最后根据其经济性方便性质量稳定性和便于管理、降低成本等因素，确定出一种最佳方案。

编写过程中，参考了大量的相关文献，尤其是在本书例举的参考文献，在此对相关文献作者深表感谢由于本人水平和经验有限，对内容的选择和描述难免有欠妥和不当之处，恳请老师提出宝贵意见一．滚动轴承的简介图1 滚动轴承1.1组成滚动轴承元件常用材料1．1.1 滚动轴承构造：滚动轴承一般是由内圈1、外圈2、滚动体3和保持架4组成，如图1内圈装在轴颈上（在推力轴承中称为轴圈），配合较紧；外圈装在机座或零件的轴承孔内，通常配合较松内外圈上有滚道，当内外圈相对旋转时，滚动体将沿滚道滚动滚动体是实现滚动摩擦的滚动元件，除"自转"外，还绕轴线公转形状有球形、圆柱形、锥柱形、滚针、鼓形等，如图17-2保持架的作用是把滚动体均匀的隔开为适应某些使用要求，有的轴承可以无内圈或无外圈、或带防尘、密封圈等结构 图21.1.2常用材料：滚动体与内外圈的材料要求有高的硬度和接触疲劳强度、良好的耐磨性和冲击韧性一般用含铬合金钢制造，常用材料有GCr15、GCr15SiMn、GCr6、GCr9等，经热处理后硬度可达HRC61-65保持架一般用低碳钢板冲压而成，高速轴承多采用有色金属（如黄铜）或塑料保持架。

1.2滚动轴承的主要类型及代号1.2.1类型及构造机械有各种不同的工况，为满足这些具体的使用要求，需要有不同类型的轴承来保证实际需要根据滚动体形状，滚动轴承大致可分为球轴承和滚子轴承；按其承受负荷的主要方向，则可分为向心轴承和推力轴承表1为球轴承和滚子轴承的一般特性比较表1球轴承和滚子轴承的一般特性比较1.2.2滚动轴承类型的选择滚动轴承类型多种多样，选用时可考虑以下方面因素，从而进行选择1.载荷的大小、方向和性质：球轴承适于承受轻载荷，滚子轴承适于承受重载荷及冲击载荷当滚动轴承受纯轴向载荷时，一般选用推力轴承；当滚动轴承受纯径向载荷时，一般选用深沟球轴承或短圆柱滚子轴承；当滚动轴承受纯径向载荷的同时，还有不大的轴向载荷时，可选用深沟球轴承、角接触球轴承、圆锥滚子轴承及调心球或调心滚子轴承；当轴向载荷较大时，可选用接触角较大的角接触球轴承及圆锥滚子轴承，或者选用向心轴承和推力轴承组合在一起，这在极高轴向载荷或特别要求有较大轴向刚性时尤为适应宜2．允许转速：因轴承的类型不同有很大的差异一般情况下，摩擦小、发热量少的轴承，适于高转速设计时应力求滚动轴承在低于其极限转速的条件下工作3．刚性：轴承承受负荷时，轴承套圈和滚动体接触处就会产生弹性变形，变形量与载荷成比例，其比值决定轴承刚性的大小。

一般可通过轴承的预紧来提高轴承的刚性；此外，在轴承支承设计中，考虑轴承的组合和排列方式也可改善轴承的支承刚度4．调心性能和安装误差：轴承装入工作位置后，往往由于制造误差造成安装和定位不良此时常因轴产生捞度和热膨胀等原因，使轴承承受过大的载荷，引起早期的损坏自动调心轴承可自行克服由安装误差引起的缺陷，因而是适合此类用途的轴承5．安装和拆卸：圆锥滚子轴承、滚针轴承和圆锥滚子轴承等，属于内外圈可分离的轴承类型（即所谓分离型轴承），安装拆卸方便6．市场性：即使是列入产品目录的轴承，市场上不一定有销售；反之，未列入产品目录的轴承有的却大量生产因而，应清楚使用的轴承是否易购得1.2.3滚动轴承的代号滚动轴承代号是用字母加数字来表示轴承结构、尺寸、公差等级、技术性能等特征的产品符号国家标准GB/T272-93规定轴承的代号由三部分组成：前置代号 基本代号 后置代号基本代号是轴承代号的基础前置代号和后置代号都是轴承代号的补充，只有在遇到对轴承结构、形状、材料、公差等级、技术要求等有特殊要求时才使用，一般情况可部分或全部省略1． 基本代号基本代号表示轴承的基本类型、结构和尺寸它由轴承类型代号、尺寸系列代号、内径代号构成。

类型代号 尺寸系列代号 内径代号（1） 轴承类型代号 用数字或字母表示不同类型的轴承，详见资料库2）尺寸系列代号 由两位数字组成前一位数字代表宽度系列（向心轴承）或高度系列（推力轴承），后一位数字代表直径系列尺寸系列表示内径相同的轴承可具有不同的外径，而同样的外径又有不同的宽度（或高度），由此用以满足各种不同要求的承载能力3）内径代号 表示轴承公称内径的大小，用数字表示.例1 轴承 2 32 242-类型代号，调心滚子轴承；32-尺寸系列代号；24-内径代号，d=120mm例2 轴承 6208-2Z/P66-类型代号，深沟球轴承；2-尺寸系列代号；08-内径代号，d=40mm；2Z-轴承两端面带防尘罩；P6-公差等级符合标准规定6级；二．滚动轴承钢的服役条件及失效形式2.1滚动轴承钢的服役条件轴承多数为高载荷（球轴承的接触应力达4900MPa，滚动轴承应力达2940MPa）下运行，在套圈和滚动体接触面上承受交变应力，高转速（dN值2.5X106mm·r/min）、长寿命下服役2.2滚动轴承钢失效形式在一般机械设备传动系统中，由于滚动轴承的失效而造成整个传动系统的损坏所占的比例很大因此，在滚动轴承的设计中如对各种因素考虑不周，就将降低实际的使用寿命。

表2滚动轴承常见的失效形式三． 滚动轴承的工作特点与滑动轴承相比，滚动轴承具有下列优点：（１）应用设计简单，产品已标准化，并由专业生产厂家进行大批量生产，具有优良的互换性和通用性２）起动摩擦力矩低，功率损耗小，滚动轴承效率（0.98-0.99）比混合润滑轴承高３）负荷、转速和工作温度的适应范围宽，工况条件的少量变化对轴承性能影响不大４）大多数类型的轴承能同时承受径向和轴向载荷，轴向尺寸较小５）易于润滑、维护及保养滚动轴承也有下列缺点：（1）大多数滚动轴承径向尺寸较大2）在高速、重载荷条件下工作时，寿命短3）振动及噪音较大四、滚动轴承的要求滚动轴承是广泛运用的机械支承其功能是在保证轴承有足够寿命的条件下，用以支承轴及轴上的零件，并与机座作相对旋转、摆动等运动，使转动副之间的摩擦尽量降低，以获得较高传动效率常用的滚动轴承已制定了国家标准，它是利用滚动摩擦原理设计而成，由专业化工厂成批生产的标准件在机械设计中只需根据工作条件选用合适的滚动轴承类型和型号进行组合结构设计4.1滚动轴承用钢的基本性能要求 滚动轴承零件在实际使用过程中，往往要在拉伸、压缩、弯曲、剪切、交变等复杂应力状态和高应力值条件下， 高速长时间工作。

选择制造滚动轴承的材料是否合适，对其使用性能和寿命将有很大影响 而选择材料的基本方法是根据轴承的破坏 （失效）形式来决定的一般情况下，滚动轴承的主要破坏形式是在交变应力作用下的疲劳剥落，以及由于摩擦磨损而使轴承的精度丧失，此外，还有裂纹、压坑、锈蚀等原因造成轴承的非正常破坏因此，总体而言，滚动轴承应具有高的抗塑性变形能力，少的摩擦磨损，良好的旋转精度，高的尺寸精度，良好的尺寸稳定性，以及长的接触疲劳寿命而且其中很多性能是由材料和热处理工艺所共同决定的因而要求制造滚动轴承的材料经过后工序的一定热处理后具备以下的性能 4.1.1高的接触疲劳性能 滚动轴承运转时，滚动体在轴承内、外圈的滚道间滚动时，其接触部分承受周期性交变负荷，多者每分钟达数万次或数十万次在周期性交变应力的反复作用下，接触表面出现疲劳剥落开始出现剥落后引起轴承的振动、噪音增大，工作温度不断上升，致使轴承最终疲劳破坏而不能使用接触疲劳破坏是滚动轴承破坏的主要形式因此，要求滚动轴承用钢应具有较高的接触疲劳强度 4.1.2高的耐磨性 滚动轴承正常工作时，除了发生滚动摩擦外，还伴有滑动摩擦其发生滑动摩擦的主要部位有：滚动体和滚道之间的接触面，滚动体和保持架兜孔之间的接触面，保持架和套圈引导挡边的接触面，滚子的端面和套圈挡边的接触面。

滚动轴承中滑动摩擦的存在不可避免地使轴承零件产生磨损如果轴承钢的耐磨性差，滚动轴承便会因为磨损而过早地丧失轴承的精度或因为轴承旋转精度的下降而使轴承的振动增加，寿命下降因此，要求轴承钢具有高的耐磨性 4.1.3高的弹性极限 滚动轴承工作时，由于滚动体于内外套圈之间接触面积小，轴承在承受负荷时、尤其是承受较大负荷情况下，接触表面的接触应力很大，为了防止在高的接触应力下发生塑性变形，以致于破坏轴承精度和产生表面裂纹，所以轴承用钢应具有高的弹性极限 4.1.4合适的硬度 硬度对接触疲劳寿命、耐磨性、弹性极限有着非常密切的关系，因此滚动轴承的硬度也直接影响着滚动轴承的寿命，所以硬度是滚动轴承的重要指标之一滚动轴承的硬度通常要根据轴承承受负荷的方式和大小、轴承尺寸和壁厚的总体情况来决定，硬度过高或过低都将影响轴承的寿命众所周知，滚动轴承的主要失效形式有接触疲劳破坏；耐磨性差或尺寸不稳定而导致轴承精度丧失；轴承零件缺乏一定的韧性，在承受较大冲击负荷而发生脆断导致轴承的破坏一定要根据轴承的具体情况和失效的方式来确定轴承的硬度对于由于疲劳剥落破坏或由于轴承零件耐磨性差导致轴承精度丧失的情况，轴承零件应选择较高的硬度；对于承受较大冲击负荷的轴承（例如轧机轴承、部分汽车轴承等） ，适当降低硬度以提高轴承的韧性是十分必要的。

4.1.5一定的韧性 很多轴承在使用过程中都承受一定的冲击负荷，因此要求轴承钢具有一定的韧性， 以保证轴承不因承受冲击负荷而破坏对于承受较大冲击负荷的轴承如轧机轴承、铁路轴承等要求材料具有相对较高的冲击韧性和断裂韧性， 这些轴承有的用贝氏体淬火，有的用渗碳钢，就是保证这些轴承具有较好的耐冲击性能 4.1.6良好的尺寸稳定性 滚动轴承是精密的机械零件，其精度是以微米为计算单位的在轴承长期的保管和使用过程中， 不能因轴承零件内在组织或应力变化而引起轴承尺寸的改变导致轴承的精度丧失因此，要求轴承用钢具有较好的尺寸稳定性 4.1.7一定的防锈性能 因滚动轴承的生产工序繁多，生产周期较长，有的半成品或成品零件在装配前需要较长时间的存放，因此，轴承零件在生产过程中或在成品保存中都极易发生一定的锈蚀，尤其是在潮湿的空气中因此，滚动轴承用钢要求具有一定的防锈性能 4.1.8。