残余应力对磨削的影响.doc

残余应力对轴承套圈磨削变形的影响
顾立(铁姆肯(无锡)轴承有限公司江苏无锡214028)

摘要：针对薄壁类轴承套圈的磨削变形问题,从内应力的角度加以分析和讨论,提出以调整热处理工艺为主,调整磨削工艺为辅的方法,解决薄壁类轴承套圈的磨削变形问题。
关键词：轴承套圈、磨削变形、残余应力、淬回火工艺
ResidualStress’sImpactonGrindingDistortionoftheBearingRing
Abstract：Withregardtotheissueofdistortionfromgrindingofthethinwall-thicknessbearingrings,itismentionedtogothroughanalysisordiscussionfromtheriew-pointofinternalstress.Conclusionistotakeadjustingtheheat-treatprocessasthemainwhiletakingadjustingthegrindingprocessasthesubsidiary.Bythismethodweseekafinalsolutionoftheissueofdistortionfromgrindingofthethinwall-thicknessbearingrings.
Keywords：bearingrings,distortionofgrinding,residualstress,processofquenchingandtempering.

1引言
本公司是一家专门生产轴承的外资企业，生产国际品牌的调心滚子轴承。在生产过程中，经常出现套圈粗磨后直径变动量（VDP）超差，后道工序无法消除而报废的问题。检查结果为：①原材料质量符合美国ASTMA29标准；②马氏体和残留奥氏体组织级别分别为1-2级，屈氏体级别＜1级，回火硬度HRC60-62，热处理变形满足JB/T1255标准；③经过反复试验，排除磨削工艺参数不合理及设备问题的可能性；④套圈的磨削变形统计见表1
表1
外径（mm）套圈壁厚（mm）磨削变形（μm）合格率（%）804.83-81001005.38-100901105.911-10060-70本文将就以上问题的形成原因和解决办法展开讨论.
2.分析
从以上观察到的现象表明，产生磨削变形即不是材料和热处理质量指标不合格，也不是磨削设备及工艺方面造成的，经过仔细分析我们认为，内应力是造成套圈磨削变形的根本原因。
众所周知，具有内应力的零件，其内部组织处于一种不稳定的状态，它有强烈的倾向要恢复到一个稳定的没有应力的状态，即使在常温下零件也会缓慢、不断地进行这种变化，直到内应力消失为止。在这一转化过程中，零件的形状和原有的精度将受到影响。
本次磨削变形的应力源来自两个方面：
热处理残余应力
套圈在淬火等热加工过程中，由于各部分厚度不均匀而造成冷却速度和收缩程度的不一致，以及金相组织转变的体积变化，都使套圈内部产生相当大的内应力。具有内应力的套圈在短期内看不出有什么变形，因为此时内应力尚处于相对平衡的状态。但在磨去某些表面层以后，平衡就被破坏，内应力重新分布，套圈明显地出现变形，甚至造成裂纹。

②磨削应力
首先，在磨削过程中，套圈表面层在切削力、切削热的作用下，也会产生不同程度的塑性变形和金属组织的变化所引起的体积改变，使工件表面层产生内应力。再次加工后，内应力重新分布，使套圈产生变形。其次，由于套圈壁厚较小，随着外径越大套圈的刚性越差，抗变形能力则越差,套圈尺寸结构的不合理,更容易造成磨削时变形增大。
因此,我们确定了解决磨削变形问题的步骤为:
了解套圈热处理应力的分布及大小；
进一步降低套圈的内应力；
解决磨削变形。

3.试验方法及结果
3.1试验方法及测试条件
试验方法：
首先选外径80,100,110各两个热处理套圈,在套圈外圆每隔90o选择一个测点，测点编号A、B、C及D，测试外圆表面环向残余应力。
测试条件：
采用X350A型X射线应力仪，测量参数为：管电压25kV，电流5mA，Cr靶Kα辐射，准直管直径2mm，Fe(211)衍射面，2θ扫描范围147o～165o，扫描步距0.2o，时间常数0.5s，Ψ角0o～45o，应力常数-318MPa/(o)。
残余应力的测试委托上海交通大学材料科学与工程学院进行，测试结果见表2。

表2
编号
外径
(mm)应力测试(MPa)磨削变形
(μm)备注ABCD180111.471.8117.8138.73-8磨削变形满足要求280-88.7-131.9-30.1-15.73-8磨削变形满足要求3100-541.5-591.2-528.3-559.740-100磨削变形超标4100-55