专利名称：一种异型轴承钢棒材的冷拔方法
技术领域：
本发明涉及一种金属棒材的制造方法，尤其涉及一种轴承棒材的冷拔方法。
背景技术：
GCr 15铬轴承钢，是制造各类轴承的主要材料之一。GCr 15轴承钢用于制造电机、 机床、拖拉机、矿山通用机械上的滚动体或轴套。GCrl5冷拉轴承钢棒材，有圆钢棒材、等边的六角异型轴承钢棒材，以及不等边的异型轴承钢棒材。单向滚动轴承是轴承类中的一种， 广泛应用于纺织机械、食品机械、收割机、洗衣机、机床等设备中。单向滚动轴承中所使用的滚动体，就是异型轴承钢棒材中的一种。单向滚动轴承中滚动体使用的异型轴承钢棒材，其冷拔异型轴承钢棒材“表面质量”必须达到表面不得有裂纹、折迭、结疤、麻点等缺陷，公差精度h7以上，脱碳层 ^ 0. 03_，冷拉后直线度彡lmm/m。目前，单向滚动轴承用冷拔异型轴承钢棒材的制备，其常规生产工艺流程为冶炼 +精炼+真空脱气锭热送(或冷送)一初轧开坯一轧制盘卷(热轧+球化退火热处理)生产一冷加工工艺(冷拉一矫直一磨光一冷拉成型)一检验和入库。其中冷拉的具体工艺技术是将钢材从冷拉模具中穿过，利用拉拔力使得钢材产生塑性变形，达到所需求的尺寸。采用上述异型轴承钢棒材的冷拔方法生产的单向滚动轴承用异型棒材，主要缺点是异型棒材的成材率较低，仅为58%左右，成品表面经常出现拉毛的现象(磨光后的棒材，由于表面光洁度的提高，表面润湿剂的附着力下降，在冷拉变形放热后，润滑系统被破坏，冷拉棒材与冷拉模具发生粘连，咬合产生拉毛)；此外，冷拉棒材出现无法进行矫直的大刀弯曲(在塑性变形过程中，金属的流向是按最小阻力方向移动，冷拉过程中从圆钢棒材变成异型棒材时，出现了应力分布的不均，出现了无法进行矫直的大刀弯曲，直线度达不到要求，发生成型后的矫直弯曲现象)，导致棒材直线度无法达到要求。对于上述缺陷，现有技术采用涂石灰烘烤工艺来消除棒材表面的拉毛现象，并通过矫直时对钢材增加压下量方法来消除大刀弯曲，但是均不能达到正常生产的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种异型轴承钢棒材的冷拔方法，其用于单向滚动轴承用异型轴承钢异型棒材的生产，使用该方法对异型轴承钢棒材进行冷拔应当避免其冷拔过程中发生的“拉毛”和“大刀弯”现象，从而提高成品的成材率，满足单向滚动轴承用冷拔异型轴承钢棒材的生产要求。根据上述发明目的，本发明提供了一种异型轴承钢棒材的冷拔方法，其包括下列步骤(1)表面剥皮将轴承钢盘圆进行表面剥皮，去除表面缺陷、表面脱碳；由于现有的连续拉拔机采用的在线喷丸法会损伤轴承钢表面，因此为了配合本技术方案，发明人采用了表面剥皮工艺，经过该剥皮工艺处理后的轴承钢盘圆，其表面无氧化皮等缺陷，非常光洁，大大优于目前一般的轴承钢盘圆表面质量。(2)表面预处理将经过剥皮的轴承钢盘圆表面酸洗后，上皮膜剂和润滑剂；该步骤是为了尽可能减小拉拔过程中的摩擦系数，以降低拉拔时的变形抗力。(3)冷拉前道变形采用拉拔机将将轴承钢盘圆在前道变形冷拉模具中冷拉为异型盘圆，前道冷拉变形量控制在7-10%，冷拉速度小于等于SOm/min，所述前道变形冷拉模具的半圆面朝上设置；(4)再结晶退火将异型盘圆升温至680-700°C，保温4_6小时后冷却；(5)退火后表面预处理将异型盘圆表面酸洗后，上皮膜剂和润滑剂；(6)冷拉成型采用拉拔机将异型盘圆在成型冷拉模具中冷拉成型为异型棒材成品，该步骤中的冷拉变形量控制在30-45 %，冷拉速度小于等于40m/min，所述成型冷拉模具的半圆面朝上设置。将冷拉变形量控制在30-45%是发明人在对轴承钢盘圆进行塑性指标检测分析的基础上，结合冷变形量理论，同时结合通过大量试验得到的修正值，而最终得到的结果。优选地，所述异型轴承钢棒材的冷拔方法还包括步骤(7)矫直使用水平轴和垂直轴对异型棒材成品进行矫直，控制其直线度< lmm/m。优选地，所述步骤(1)中控制表面粗糙度Ra < 0. 8 μ m。优选地，所述步骤( 和(5)中采用硫酸酸液进行酸洗，所述硫酸酸液的成分为 浓度为15-20wt%的硫酸，浓度为3-6wt%的硫酸抑制剂，浓度为小于等于50g/L的硫酸亚铁，酸洗温度为50-70°C，酸洗时间为5-8min。优选地，所述步骤⑵和(5)中所述皮膜剂的总酸度为35-45，游离酸度为 5. 5-7. 0，皮膜剂浸渍温度为70-85°C，浸渍时间为5-lOmin。优选地，所述步骤⑵和(5)中所述润滑剂的浸渍时间为4-5min，浸渍温度为 75-85 °C。本发明通过采用上述技术方案对异型轴承钢棒材进行冷拔，使之较现有工艺生产的异性棒材成品具有下述优点1.成品“拉毛”“弯曲”的现象基本可以避免，成材率得到大幅度提高，可达到88% 以上；2.成品表面不经任何形式加工便可直接达到滚动体的要求，保证了异型材的尺寸符合设计要求，仅需调质加工后，便可直接用于安装轴承；3.工序费用大幅度下降，成品产量与质量均能得到保证。
具体实施例方式按照下列步骤进行冷拔生产(1)将轴承钢盘圆进行表面剥皮，去除表面缺陷、表面脱碳设定剥皮刀具的进给速度为25-30m/min，刀盘转速控制在^OORPM，然后使用抛光机抛光，抛光机转速 ^ 240-250RPM,控制抛光后表面粗糙度Ra < 0. 8 μ m。(2)表面预处理硫酸酸洗一冲水一上D3-D35皮膜剂和润滑剂一吹干。硫酸酸液的成分为浓度为15wt%的硫酸，浓度为5wt%的硫酸抑制剂，硫酸亚铁的浓度为50g/L ； 酸液温度阳°0，酸洗时间6min。D3-D35皮膜剂总酸度(TA)为40，游离酸度(FA)为6. 0，浸渍温度75°C，浸渍时间8min。润滑剂为LS-2溶液，其溶度为6wt%，润滑剂浸渍温度为 4-5min,浸渍温度控制在75-85°C。(3)采用拉拔机将将轴承钢盘圆在前道变形冷拉模具中冷拉为异型盘圆盘圆 —开卷和预矫一拉拔一在线弯卷收集。前道冷拉变形量控制在7-10%，冷拉速度小于等于SOm/min，前道变形冷拉模具的半圆面朝上设置。前道变形冷拉模具内表面无砂眼、划伤、凹坑、环形沟槽等缺陷，用金刚砂研磨膏进行精抛，其表面光洁度达到镜面要求。前道变形冷拉模具的几何尺寸为入口角60°，润滑锥36°，工作锥16°，定径带3 5mm，出口锥60°，其材质为YG8。弯卷收集通过在线的二弯曲辊机组进行，弯曲后的盘圆外径在 1000-1200mm,内径为800-1000mm。本发明的实施例1_5的前道冷拉变形量和冷拉速度如表 1所示。(4)再结晶退火由于轴承钢采用一定的变形量工艺由圆形冷拉成异型时，钢材周向应力的分布不均勻性相对比较大，钢材产生加工硬化及周向应力的不均勻性无法进行后续的加工。因此，冷拉后的盘圆可以采取再结晶退火处理，以消除冷拔应力，降低硬度，恢复塑性，然后重新进行冷拉。本发明的各实施例中冷拉后的异型棒材在强对流氮氢保护气氛罩式炉进行退火的，保护气为N2+AX(氮气与氢气的混合气体)，氮气露点彡"600C ；AX气露点彡-600C ；含氧量5ppm。将异型盘圆随炉升温到680-690°C，保温6小时后带冷却罩冷却。(5)退火后重新按照步骤( 所述的工艺进行酸洗和润滑处理。(6)采用拉拔机将异型盘圆在成型冷拉模具中冷拉成型为异型棒材成品，该步骤中的冷拉变形量控制在30-45%，冷拉速度小于等于40m/min。同时，通过调整模具的水平轴和垂直轴的角度，保持经冷拉后轴承钢异型材的圆面向上。本发明的实施例1-5的总冷拉变形量和步骤(6)中的冷拉速度如表1所示。成型冷拉模具的几何尺寸为入口角60°， 润滑锥36°，工作锥14°，定径带形状是成品异型最终尺寸形状，长度为3 4mm，出口锥 60°，其材质为YG8。(7)成品在线矫直使用水平轴(X轴)和垂直轴(Y轴)双向矫直，直线度< Imm/ m0表权利要求
1.一种异型轴承钢棒材的冷拔方法，其特征在于，包括下列步骤(1)表面剥皮将轴承钢盘圆进行表面剥皮，去除表面缺陷、表面脱碳；(2)表面预处理将经过剥皮的轴承钢盘圆表面酸洗后，上皮膜剂和润滑剂；(3)冷拉前道变形采用拉拔机将将轴承钢盘圆在前道变形冷拉模具中冷拉为异型盘圆，前道冷拉变形量控制在7-10%，冷拉速度小于等于SOm/min，所述前道变形冷拉模具的半圆面朝上设置；(4)再结晶退火将异型盘圆升温至680-700°C，保温4-6小时后冷却；(5)退火后表面预处理将异型盘圆表面酸洗后，上皮膜剂和润滑剂；(6)冷拉成型采用拉拔机将异型盘圆在成型冷拉模具中冷拉成型为异型棒材成品， 该步骤中的冷拉变形量控制在30-45%，冷拉速度小于等于40m/min，所述成型冷拉模具的半圆面朝上设置。
2.如权利要求1所述的异型轴承钢棒材的冷拔方法，其特征在于还包括步骤(7)矫直 使用水平轴和垂直轴对异型棒材成品进行矫直，控制其直线度< lmm/m。
3.如权利要求1或2所述的异型轴承钢棒材的冷拔方法，其特征在于，所述步骤(1)中控制表面粗糙度Ra < 0. 8 μ m。
4.如权利要求1或2所述的异型轴承钢棒材的冷拔方法，其特征在于，所述步骤(2)和 (5)中采用硫酸酸液进行酸洗，所述硫酸酸液的成分为浓度为15-20wt%的硫酸，浓度为 3-6wt%的硫酸抑制剂，浓度为小于等于50g/L的硫酸亚铁，酸洗温度为50-70°C，酸洗时间为 5-8min。
5.如权利要求4所述的异型轴承钢棒材的冷拔方法，其特征在于，所述步骤(2)和(5) 中所述皮膜剂的总酸度为35-45，游离酸度为5. 5-7. 0，皮膜剂浸渍温度为70_85°C，浸渍时间为 5-10min。
6.如权利要求5所述的异型轴承钢棒材的冷拔方法，其特征在于，所述步骤(2)和(5) 中所述润滑剂的浸渍时间为4-5min，浸渍温度为75_85°C。
全文摘要
本发明公开了一种异型轴承钢棒材的冷拔方法，其包括下列步骤(1)表面剥皮；(2)表面预处理；(3)冷拉前道变形，前道冷拉变形量控制在7-10％，冷拉速度小于等于80m/min；(4)再结晶退火；(5)退火后表面预处理；(6)冷拉成型冷拉变形量控制在30-45％，冷拉速度小于等于40m/min。通过将现有的单道次冷拉拔改进为双道次冷拉拔，实现杜绝冷拉拔过程中出现的异型轴承钢棒材表面“拉毛”和“大刀弯”现象，提高棒材的成材率。
文档编号B21C43/02GK102407242SQ20101028730
公开日2012年4月11日 申请日期2010年9月20日 优先权日2010年9月20日
发明者施惠琴, 汤飞 申请人:宝山钢铁股份有限公司