金属流线沿滚道分布的高铁轴承环成形工艺方法与流程

本发明涉及热轧成形领域，更具体地说，涉及一种金属流线沿滚道分布的高铁轴承环成形工艺方法。

背景技术：

高铁圆锥轴承内环(如图1所示)轴向呈非对称形状，大小端都有台阶，金属体积沿轴向分布差异大，壁厚差异大(最大壁厚是22.85mm，最小壁厚是10.15mm，壁厚差达2倍)。高铁圆锥轴承外环(如图1所示)虽然轴向呈对称形状，但轴向尺寸超过圆锥内环二倍，金属体积沿轴向分布差异大，壁厚差异大(最大壁厚约17.75mm，最小壁厚约6.22mm，壁厚差约3倍)。这种金属体积分布特点导致金属流线很难沿着高铁轴承环滚道分布形成。传统的高铁圆锥轴承环制造工艺流程为：墩粗、冲盲孔、热锻制坯→热轧近锥形外环与内环(如图2a、图2b所示)→切削加工外环与内环滚道(如图3所示)→热处理(外环淬火回火，内环渗碳淬火回火)→磨削→超精。这种工艺切削金属形成滚道导致材料利用率低，经过较大切削余量加工得到高铁圆锥轴承环的滚道切断了金属流线，而且金属流线不能沿着滚道分布。热轧成形的高铁圆锥轴承环冷却到常温后再进行热处理过程中晶粒长大粗化且晶粒大小不一致。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，提供一种金属流线沿滚道分布的高铁轴承环成形工艺方法，能够直接成型高铁轴承环滚道使金属流线沿着滚道分布，避免较大加工余量切削降低材料利用率和切削加工切断金属流线。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种金属流线沿滚道分布的高铁轴承环成形工艺方法，包括以下步骤：

S1、通过墩粗和冲盲孔等进行热锻制造高铁圆锥轴承环坯，然后在精密热轧机上进行普通热轧预置近形锥形高铁圆锥轴承内环和外环锻件；

S2、在精密热轧机上更换轧辊模具进行精密近形热轧成形高铁圆锥轴承环滚道型面形成金属流线沿滚道分布的环件锻件；

S3、对精密热轧形成金属流线沿滚道分布的高铁轴承环立即进行形变热处理；

S4、对热轧成形-形变热处理的高铁轴承环进行磨削、超精后续加工获得所需几何精度的高铁轴承环件。

上述方案中，在所述步骤S2中，将高铁轴承热轧环坯在1000～1100℃保温10-15分钟，然后热轧成形高铁轴承环件。

上述方案中，所述步骤S3中的形变热处理为将热轧成形高铁轴承环件快冷至室温在将环件置于230～250℃的加热炉中保温15-20分钟，最后空冷至室温。

实施本发明的金属流线沿滚道分布的高铁轴承环成形工艺方法，具有以下有益效果：

通过精密近形热轧成形高铁圆锥轴承环滚道型面形成金属流线沿滚道分布的工序替代切削加工外环与内环滚道的工序有效避免了切断金属流线，提高了材料的利用率。高铁圆锥轴承环的热轧成形与形变热处理结合充分利用了热轧阶段的热量，也利用了热轧成形引起的材料内部位错、亚结构等晶体缺陷在形变热处理阶段提高晶粒的细化程度来实现细晶强化。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1高铁轴承环轴向截面示意图；

图2a是热轧近锥形外环结构示意图；

图2b是台阶内环结构示意图；

图3是普通热轧近锥形外环与内环锻件和切削加工余量形成环件零件截面示意图；

图4是精密近形热轧环锻件滚道型面和台阶截面和高铁圆锥轴承环零件截面；

图5a是高铁轴承圆锥内环热轧模具示意图；

图5b是高铁轴承圆锥外环热轧模具示意图；

图6a是高铁轴承圆锥内环热轧成形-形变热处理流程图；

图6b是高铁轴承圆锥外环热轧成形-形变热处理流程图；

图7是高铁轴承环形变热处理工艺流程图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图7所示，本发明的金属流线沿滚道分布的高铁轴承环成形工艺的流程为：墩粗、冲盲孔、热锻制坯→普通热轧近锥形外环与内环→精密近形热轧成形高铁轴承环滚道型面形成金属流线沿滚道分布(如图6a、图6b所示)→形变热处理→磨削→超精。具体包括以下步骤：

S1、在普通热轧近锥形外环和内环工艺之后增加一道精密近形热轧成形高铁圆锥轴承环滚道型面形成金属流线沿滚道分布的工序(如图4所示)，这道工序的主要特征是通过制造与高铁圆锥轴承环滚道和台阶型面相吻合的模具(如图5a、图5b所示)，利用这种模具精密近形热轧成形的高铁圆锥轴承环锻件的滚道和台阶几何形状与高铁圆锥轴承环零件(图的滚道和台阶几何形状一致，热轧成形所得的金属流线沿高铁圆锥轴承环锻件滚道分布，这种分布方式的金属流线不易因精车和磨削而断开。普通热轧得到的高铁圆锥轴承环锻件的滚道和台阶几何形状与高铁圆锥轴承环零件的滚道和台阶几何形状明显不同，锻件滚道型面与零件滚道型面之间有一定角度，这导致普通热轧成形高铁圆锥轴承环锻件的金属流线(该金属流线沿锻件滚道型面分布)没有沿着高铁圆锥轴承环零件滚道型面分布，切削加工高铁圆锥轴承环零件滚道型面时切断了锻件中的金属流线，使高铁圆锥轴承环零件滚道型面位置的金属流线不完整。通过精密近形热轧成形高铁圆锥轴承环滚道型面形成金属流线沿滚道分布的工序代替切削加工外环与内环滚道工序不仅保证了金属流线完整连续沿着滚道型面方向分布，而且避免了通过切削加工滚道型面时切削大量金属，提高了材料的利用率。

S2、高铁轴承环热轧过程中，采用热锻制坯→普通热轧近锥形外环与内环→精密近形热轧成形高铁轴承环滚道型面形成金属流线沿滚道分布→形变热处理→磨削→超精的工艺(如图6a、图6b所示)，首先在约900℃温度通过热锻制坯获得具有单台阶的内环毛坯和近矩形截面的外环毛坯，然后在1050℃采用普通热轧高铁轴承内环和外环的轧辊预制普通热轧近锥形单台阶内环和近锥形外环，随后通过图5a、图5b中的热轧模具热轧金属流线沿滚道分布且成形大小台阶的内环和外环。在该工艺中控制高铁轴承环件各工序的合理变形量是热轧成形金属流线沿滚道分布且形成大小台阶的内环和外环的关键。

S3、精密近形热轧成形高铁圆锥轴承环滚道型面形成金属流线沿滚道分布工序之后立即进行形变热处理，该工序避免了将高铁圆锥轴承环缓慢降温到室温过程中晶粒长大粗化，充分利用热轧成形环件后的热量进行形变热处理来细化晶粒提高组织性能。在高铁轴承环形变热处理中采用工艺路线如图7所示，将高铁轴承热轧环坯在1050℃保温10分钟，然后热轧成形高铁轴承环件，随后快冷至室温在将环件置于240℃的加热炉保温15分钟，最后空冷至室温。

S4、将热轧成形-形变热处理的高铁轴承环进行磨削、超精等后续加工获得所需几何精度的高铁轴承环件。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。