原创《探究关节轴承磨削裂纹产生原因和》：本文关于关节轴承论文范文,可以做为相关论文参考文献,与写作提纲思路参考。
摘 要：文章结合生产实例,探究关节轴承套圈磨削裂纹产生的原因,提出防患措施,防止磨削裂纹产生.
关键词：关节轴承套圈；磨削裂纹；原因；对策
中图分类号：TG52；TG71 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）21-0109-01
1 关节轴承
关节轴承属于滑动轴承,由一个外球面内圈和一个内球面外圈组成.一般用于低速重载的摆动运动、倾斜运动和旋转运动.相对于滚动轴承,其结构简单,体积小,承载能力大,广泛应用于工程机械、重型汽车、农业机械、航空航天、矿山冶金、印刷、纺织、铁路、船舶等领域.近几年关节轴承应用领域不断延伸,在建筑、桥梁上也大量使用.
关节轴承使用材料Gcr15、Gcr15SiMn高碳铬轴承钢.关节轴承生产,一般经锻造、退火、车加工、热处理（淬、回火）、磨削加工等工序,磨加工是后道工序.经过淬火的高碳铬轴承钢,在磨削过程容易产生磨削裂纹,这在日常生产和质量处理中常会发生.磨削裂纹形状特别,仅发生在磨削面上,和淬火裂纹在宏观上观察明显不同,磨削裂纹深度较浅,其深度大致为0.05～0.20 mm.用酸浸蚀后裂纹更加明显易见,如图1和图2所示.较轻的磨削裂纹垂直于或接近垂直于磨削方向呈平行分布,称之为第Ⅰ类裂纹.较严重的裂纹呈龟甲状,称之为第Ⅱ类裂纹,习惯上叫做龟裂.磨加工过程,一旦出现磨削裂纹,往往造成批量的废品,损失严重；有些磨削裂纹很细小,不易被发现,一旦流入客户手中,将造成严重的后果,是致命的缺陷.因此,研究磨削裂纹的产生原因,并采取防患措施,避免其发生,具有十分重要的意义.
2 关节轴承套圈磨削裂纹的产生机理
关节轴承经热处理淬火后,再进行磨削加工,磨削时砂轮的切削速度很高,砂粒和工件表面因剧烈摩擦而发热,如果冷却液供给不充分,磨削产生的热量不能快速扩散,温度快速降低,则在磨削区域的瞬间温度可高达800～1 000度,这么高的温度势必造成工件表面的温度过高.工件表面的瞬时温度很容易导致工件表面烧伤.
除此之外,高碳铬合金（轴承钢材质）组织在高温下,必然再次奥氏体化,在冷却过程中又转变为比容较大的马氏体,这种情况和钢在淬火时的加热、冷却过程一样,势必产生热应力和组织应力.当应力大于钢的抗拉强度极限时,就会导致磨削裂纹产生.由于磨削层很薄,且瞬间磨削区域很小.形成的裂纹较浅.一般磨削裂纹深度在0.05～0.2 mm,用酸腐蚀时,裂纹明显可见.因此高磨削热是产生磨削裂纹的根源.
3 分析磨削裂纹产生的原因
根据磨削裂纹产生的机理,高磨削热、磨削热不能快速扩散、材料抗拉强度低.围绕这3点,结合加工的经验,从来料、磨削加工方面进行分析,找寻磨削裂纹产生的原因.
3.1 来料（待磨加工的套圈）质量
关节轴承套圈进入磨削加工前,需经原材料准备、锻造、退火、车加工、热处理（淬、回火）工序.这些工序一旦没有控制好,势必影响到材料抗拉强度.
①钢材本身成份均匀性差,影响到材料抗拉强度；
②锻加工如果停锻温度偏高,冷却过慢,组织过热形成粗大封闭的二次碳化物网,碳化物网较脆,造成套圈抗拉强度低；
③车加工尺寸控制不好,椭圆、锥度大的部位,在磨削时会加剧磨削热,使温度瞬间升高；
④淬火回火组织级别过高,其马氏体针状越粗,材料的韧性下降,淬火加热温度高和保温时间长,将导致热处理产品发生较大的变形,这也可能间接产生磨削裂纹等.
另外,时效不够,连续疲劳作业,应力来不及释放,影响材料抗拉强度等.
3.2 磨削加工方面
①进刀不稳,一次进刀量过大.
进刀速度过快,不稳,容易使磨削区域温度瞬间升高,造成磨削裂纹.根据经验手动进给的半自动内圆磨床、摇摆式的球面磨床、立式的平面磨、无形磨床加工,最容易产生磨削裂纹,占到磨削裂纹50%.
②砂轮选用不当.
砂轮硬度选择太高.自脱性差,钝化的磨粒不易脱落,使砂轮和工作表面的摩擦作用增强；砂轮级别号选择过小,磨粒间的容屑空间小,砂轮屑易被堵塞,影响切削性能.这2种情况都会导致磨削过程严重发热.
③机床压力不稳定,跳动大,加剧磨削热.
④切削液未冷却到位,磨削热不能快速扩散,使磨削区域的温度瞬间升高.
⑤使用的工装、支撑块太硬,太尖,划伤套圏的表面,严重产生裂纹.这也是造成磨削裂纹的一种.这种情况在磨削裂纹时容易遗漏.前不久,笔者公司就发生一起这方面质量事故,磨GEZ101XS/K（S）.01球面时,支撑架刮伤套圈的外径表面,产生外径磨削裂纹.
⑥磨削不规范,如工件转速过慢,这也不利于磨削热快速扩散.在大型号圈套加工中,这种情况较突出.
还有,金刚笔钝、砂轮没有及时修整,也会影响切削性能,导致磨削过程发热严重.
4 采取的措施
根据磨削裂纹产生的原因,采取如下的应对对策,来避免其发生.
①原材料方面：把好原材料的质量关.对成分不均匀、夹杂物超标、显微裂纹、碳化物形态及其分布不良的原材料,要严禁投产.
②锻造时,严格按加热、冷却规范进行,控制好锻造加热温度及锻后冷却速度,杜绝锻造过热、过烧及网状碳化物产生.
③退火工序要严格把关,避免过热或欠热退火组织产生,确保工件淬火前具备良好的金相组织、状态.
④车加工要确保加工的尺寸、精度.
⑤热处理方面：
其一,产生磨削裂纹的根本原因在于淬火件的马氏体组织是一种膨胀状态,有应力存在,要减少和消除这种应力,应进行去应力回火即淬火后应马上进行回火处理.
其二,第一种磨削裂纹是工件在快速加热至100 ℃左右,并迅速冷却而产生的.所以,为防止这第一种磨削裂纹,工件应在150～200 ℃左右回火.第二种磨削裂纹是工件在磨削中继续升温至300 ℃时,表面再次产生收缩而产生的.
所以,为防止这第二种磨削裂纹,则应将工件在300 ℃左右回火,回火时间必须在4 h以上.应该注意工件在300 ℃回火时会使工件硬度下降,有时不宜采用.
其三,有时经过一次回火后仍可能产生磨削裂纹,这时可以进行二次回火或人工时效,这个方法非常有效.
⑥磨加工方面：
其一,在条件允许的情况下,可以考虑采用以车代磨的工艺.特别是大型号关节轴承,如内径d>φ300,外径D>Φ430 mm的向心关节轴承产品；或厚薄相差较大推力关节轴承、角接触关节轴承.
其二,合理选择磨削进刀量,多遍磨,以降低磨削热的产生.
其三,采用良好的冷却措施,如加大磨削液流量、提高喷射压力、改进喷嘴结构、喷雾冷却等,以保证磨削液能最大限度的进入磨削接触区并带走大部分磨削热量.适当提高磨削液温度,以降低热应力产生.
其四,合理选用砂轮硬度和粒度,并及时进行工作面修整,以减小磨削热和磨削应力.在质量可达要求的前提下,可以选用硬度较软、粒度较粗的砂轮来磨削.
其五,热处理刚出炉的工件,必须待工件自然冷却后（冷却到常温）才能进行磨削.如果在时间允许的情况下,最好让工件自然时效1～2个月,消除应力后再进行磨削,这也会收到很好的效果.
其六,大型号的套圈在磨削过程,可以考虑增加一道互加回火,消除套圈磨削产生的残余应力.
其七,避免注意使用的工装、支撑块,太尖硬,划伤套圏的表面,造成裂纹.
5 结 语
总之,只要我们在原材料质量方面、锻造、车加工、热处理、磨削加工方面加强控制；针对磨削裂纹出现时,表面必定存在有磨削烧伤这一现象,在磨削过程,通过加强工件冷酸洗检查,便可以有效地防止磨削裂纹的产生.
参考文献：
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[2] 许香谷,肖诗纲.金属切削原理和刀具[M].重庆：重庆大学出版社,2006.
[3] 刘舜尧,李燕,邓曦明.制造工作工艺基础[M].长沙：中南大学出版社, 2002.
关节轴承论文参考资料：
结论：探究关节轴承磨削裂纹产生原因和为大学硕士与本科关节轴承毕业论文开题报告范文和相关优秀学术职称论文参考文献资料下载，关于免费教你怎么写杆端关节轴承方面论文范文。
