专利名称：一种回转支承滚道淬火的工艺方法
技术领域：
本发明属于回转支承加工制造领域，尤其涉及一种回转支承滚道淬火的工艺方法。
背景技术：
回转支承行业在我国已经经历了 30余年的发展，自1984年首次发布的JB2300-84《回转支承形式、基本参数和技术要求》标准，以及在1999年修订的JB/T2300-1999《回转支承》标准，现我国已是具备了完善的回转支承设计、制造和测试的综合开发能力。同时不同的行业对回转支承页提出了自己的标准，如风力发电、建筑机械、轴承行业等，由此可见产品逐渐进入细化、品种多的竞争态势。 目前，市场上用量最大的是单排四点接触球式回转支承，而且滚道直径在0 500 O 1500mm之间的占其中的绝大部分；如今，随着工程机械、特种车和工业机器人等的发展，特别是风力发电行业高速成长，对产品的质量、创新性提出了更高的要求。但是高精度、寿命长、耐候性强的高端回转支承市场依然被国外传统的企业把持，每年国内都需要进口大量此类回转支承，国内企业均面临技术创新的严峻挑战。回转支承的失效形式有两种，一是滚道损坏，二是断齿，而滚道损坏占的比例达98%以上，因此滚道质量是回转支承质量的核心问题，影响回转支承滚道质量的因素较多，如滚道的材质、几何尺寸和粗糙度(加工精度)，滚道回转的线速度及跳动、感应器的形状与工件的位置、加热温度、淬火液的选择、控制、压力，但其中滚道淬火硬度、淬硬层深度、滚道曲率半径和接触角无疑是最重要的四个影响因素，它们以不同的方式影响着滚道质量，并决定了回转支承的承载能力和使用寿命，综上回转支承滚道淬火的工艺过程及淬火质量很重要，已有的淬火工艺过程简单，其容易导致淬火滚道面出现细小裂纹，严重的导致工件报废，同时使用过程中PAG淬火液会随工件流失、氧化分解，以及杂质、油污、自来水含有物质等加入，都构成了对浓度的影响，用折光仪检测的数据将缺乏真实性，从而影响滚道质量。
发明内容
发明提供了一种回转支承滚道淬火的工艺方法，通过对淬火过程中的中频感应器与滚道之间的耦合间隙、电流透入深度、滚道线速度、淬火液的温度和浓度等工艺参数的设定和调整，提高了淬火质量，避免了淬火滚道面出现细小裂纹，严重的导致工件报废，同时使用过程中PAG淬火液会随工件流失、氧化分解，以及杂质、油污、自来水含有物质等加入，都构成了对浓度的影响，用折光仪检测的数据将缺乏真实性，从而影响滚道质量等问题。本发明的技术方案如下
一种回转支承滚道淬火的工艺方法，其主要工序是对回转支承的内圈和外圈分别进行毛坯粗车、滚道半精车、淬火、去应力回火和磨削，其特征在于所述淬火中的淬火设备中的感应器采用中频淬火感应器，淬火液为PAG淬火液，淬火设备中工件的支撑部件包括有一上托轮、两下托轮，所述两下托轮分别由减速电机驱动，所述中频淬火感应器固定安装在固定架上，所述固定架上还安装有驱动中频淬火感应器运行的变压器，所述中频淬火感应器前端部的感应头为弧形与其对应的滚道相配合，且感应头两端与其对应的滚道应留有耦合空隙，所述固定架底端设有滚轮；
其利用上述淬火设备淬火的具体工艺步骤如下
(1)、首先测量待淬火工件的滚道直径和外圆直径，根据工件在淬火设备上的中心高，计算和调整上托轮与两下滚轮之间的中心距，同时调整工件顶部的上托轮位置，确保工件中心高与中频淬火感应器的感应头中心高度一致；
(2)、将待淬火工件清洁干净，不得残留加工残留物和其它附着物、油污，吊装上淬火设备上，安放妥当后，用百分表检测工件的滚道径向跳动 ，跳动控制在0. Imm之内；
(3 )、调整中频淬火感应器的感应头与待淬火工件的滚道间隙，用塞尺检测中频淬火感应器的感应头与滚道间隙，控制感应头的弧形端部与其对应的滚道位置间距hi和感应头的两端与其对应的滚道位置间距h2尺寸，如感应头的弧形端部与其对应的滚道位置间距为h=l I. 8mm,则感应头的两侧与其对应的滚道位置间距为hl=2 2. 5mm ;
(4)、通过温度仪进行监控调整PAG淬火液的温度，通过冷却塔将PAG淬火液温度控制在40± 10°C，通过折光仪配合粘度测定法、真实浓度测定法检测PAG淬火液浓度，通过PAG淬火液中加入水将浓度控制在9± 1% ；
(5 )、调整中频淬火设备感应频率及电压、电流输出参数，其中中频感应器的工作频率取决于淬火深度，一般取的电流透入深度是淬硬层深度的2倍左右，回转支承滚道淬火深度为3 5mm，计算频率范围在7 2. 5KHz ;待淬火工件旋转速度是由减速电机带动的上托轮和两个下托轮带动完成的，其旋转速度可调，具体速度控制应该和现场的设备参数选择和滚道球体直径等因素组合测试才能确认；
(6)、取同规格的样件，进行测试20-30cm距离的淬火，检查淬火硬度和外表质量，合格后进行首件加工，首件检测后方可批量生产，在批量生产过程中注意每班过程参数记录，用统计分析方法，逐步控制过程工艺参数，淬火后10小时之内必须进行回火处理，回火温度190± 10°C，保温2个小时，空冷，再次检验。所述的滚道半精车中的待淬火工件滚道的粗糙度为3. 2-1. 6，同时滚道中间如留有油槽，其油槽两侧与滚道的连接面采用圆滑过渡，而且油槽的半径R3与滚道半径R之间采用半径为R2的连接面圆滑自然连接时，其R1、R2、R3设计时要考虑到淬火的尖角效应，尽可能取大尺寸，一般要求不小于3_。所述的待淬火工件滚道直径为500-1500mm，待淬火工件滚道线速度的控制范围基本在180 220mm/min之间。本发明的原理为滚圈大多材质为50Mn或42CrMo合金钢，材质加工前均为调质硬度为210-270HB，毛坯均为碾压成型调质交货状态。半精车大多数厂家对粗糙度要求不是太严格，基本控制在粗糙度12. 5状态，根据中频淬火的尖角效应，如果粗糙度偏低，容易导致淬火滚道面出现细小裂纹，严重的导致工件报废，由此要求粗糙度最好控制在3. 2-1. 6左右。其次如果滚道中间留有油槽，油槽的半径R3尽可能与滚道半径R面连接圆滑自然，因此R1、R2、R3设计时要考虑到淬火的尖角效应，尽可能取大尺寸，一般要求不小于3_，并且要求滚道半精车后要去毛刺和工件表面附着物，保持工件的清洁。中频感应器感应头的形状与位置。感应器加热是利用电器感应原理，在工件表面上产生感应电流即涡流，在待淬火工件自身电阻作用下，电能转换成热能，为准确表达感应器的外形圆弧尺寸，制作时要充分在了解滚道截面几何尺寸的基础上进行仿形加工，以确保加热面受热均匀，考虑到尖角效应，感应器外侧两端应设计较大的耦合空隙，原则淬火时，h=l I. 8mm, hl=2 2. 5mm,
感应器的工作频率取决于淬火深度，一般取的电流透入深度是淬硬层深度的2倍，回转支承滚道淬火深度为3 5mm，计算频率范围在7 2. 5KHz,
热温度及工件的滚道运动的线速度。中频加热的特点是加热速度快，金属材料的金相组织变化也快，所得的奥氏体晶粒也越细，从而得到的硬度比普通加热淬火的硬度也高 2 3HRC，马氏体细小，耐磨性及疲劳强度也大大提高。由于滚圈的材料通过调质或正火，材料组织晶粒较细，一般选择淬火温度基本选择920±20°C。待淬火工件的旋转速度是由减速电机带动两个托轮带动完成的，旋转速度可调，这样就便于不同直径的工件的滚道旋转线速度的控制，淬火时工件的线速度将直接影响滚道受热的时间，对滚道的感应加热温度高低起决定作用，进而影响淬火层的深度，具体速度控制应该和现场的设备参数选择和滚道球体直径等因素组合测试才能确认，大多数滚道线速度的控制范围基本在180 220mm/min之间。淬火液的控制。淬火液对淬火的硬度和淬火缺陷如裂纹、变形、硬度不足(白斑)有着根本影响，目前大多数厂家使用的PAG，这是一种由环氧乙烷与环氧丙烷的共聚物，当温度升高时，聚醚溶解度反而会下降，乃至从水中析出(这叫做逆溶性)。聚醚水溶液在常温下均匀透明溶液，温度上升到浊点时，溶液就从透明变为混浊。当温度继续上升到逆熔点时，聚醚的线型大分子就会从水中析出，并与水完全分离。当聚醚浓度增大时，在淬火过程中能在工件表面形成沉积膜，起着隔热层的作用，使冷却速度下降。沉积膜的厚度取决于聚醚浓度。因此聚醚溶液的冷却速度是可以调节的。沉积膜的存在使散热比较均匀，从而可消除软点，并减小工件的内应力，防止工件变形。当淬火温度下降到逆熔点以下时，已析出的聚醚又会重新溶于水。PAG淬火液的工艺参数控制1、温度淬火液的温度需要有温度仪进行监控，其使用温度范围较窄，一般为40± 10°C，配套的设备需要能进行温度控制(冷却或加热)同时进行搅拌；2、浓度控制使用过程中PAG会随工件流失、氧化分解，以及杂质、油污、自来水含有物质等加入，都构成了对浓度的影响，用折光仪检测的数据将缺乏真实性，可以配合粘度测量法、真实浓度测量法(取样加热分离)系统控制PAG组分的含量，一般浓度控制在9± 1%。同时加大对工件处理前的清洁工作，延长使用寿命。本发明的有益效果
本发明通过对淬火过程中的耦合间隙、电流透入深度、滚道线速度、淬火液的温度和浓度等工艺参数的设定和调整，提高了淬火质量，特别适合材料为50Mn或42CrMo，直径在500-1500mm范围内的滚道淬火要求。
图I为淬火设备与待淬火工件结构示意图。图2为中频感应器感应头与滚道配合结构示意图。图3为滚道结构示意图。图4为滚道淬火硬度层示意图。
具体实施例方式参见附图一种回转支承滚道淬火的工艺方法，其主要工序是对回转支承的内圈和外圈分别进行毛坯粗车、滚道半精车、淬火、去应力回火和磨削，淬火中的淬火设备中的感应器采用中频淬火感应器，淬火液为PAG淬火液，淬火设备中工件I的支撑部件包括有一上托轮6、两下托轮4、5，两下托轮4、5分别由减速电机3驱动，中频淬火感应器2固定安装在固定架7上，固定架7上还安装有驱动中频淬火感应器2运行的变压器，中频淬火感应器2前端部的感应头8为弧形与其对应的滚道9相配合，且感应头8两端与其对应的滚道9应留有耦合空隙，固定架底端设有滚轮；
其利用上述淬火设备淬火的具体工艺步骤如下 (1)、首先测量待淬火工件的滚道直径和外圆直径，根据工件在淬火设备上的中心高，计算和调整上托轮与两下滚轮之间的中心距，同时调整工件顶部的上托轮位置，确保工件中心高与中频淬火感应器的感应头中心高度一致；
(2)、将待淬火工件清洁干净，不得残留加工残留物和其它附着物、油污，吊装上淬火设备上，安放妥当后，用百分表检测工件的滚道径向跳动，跳动控制在0. Imm之内；
(3 )、调整中频淬火感应器的感应头与待淬火工件的滚道间隙，用塞尺检测中频淬火感应器的感应头与滚道间隙，控制感应头的弧形端部与其对应的滚道位置间距hi和感应头的两端与其对应的滚道位置间距h2尺寸，如感应头的弧形端部与其对应的滚道位置间距为h=l I. 8mm,则感应头的两侧与其对应的滚道位置间距为hl=2 2. 5mm ;
(4)、通过温度仪进行监控调整PAG淬火液的温度，通过冷却塔将PAG淬火液温度控制在40± 10°C，通过折光仪配合粘度测定法、真实浓度测定法检测PAG淬火液浓度，通过PAG淬火液中加入水将浓度控制在9± 1% ；
(5)、调整中频淬火设备感应频率及电压、电流输出参数，其中中频感应器的工作频率取决于淬火深度，一般取的电流透入深度是淬硬层深度的2倍左右，回转支承滚道淬火深度为即滚道截面淬火硬度层10为3 5mm，计算频率范围在7 2. 5KHz ;待淬火工件旋转速度是由减速电机带动的上托轮和两个下托轮带动完成的，其旋转速度可调，具体速度控制应该和现场的设备参数选择和滚道球体直径等因素组合测试才能确认；
(6)、取同规格的样件，进行测试20-30cm距离的淬火，检查淬火硬度和外表质量，合格后进行首件加工，首件检测后方可批量生产，在批量生产过程中注意每班过程参数记录，用统计分析方法，逐步控制过程工艺参数，淬火后10小时之内必须进行回火处理，回火温度190± 10°C，保温2个小时，空冷，再次检验。所述的滚道半精车中的待淬火工件滚道的粗糙度为3. 2-1. 6，同时滚道中间如留有油槽，其油槽两侧与滚道的连接面采用圆滑过渡，而且油槽的半径R3与滚道半径R之间采用半径为R2的连接面圆滑自然连接时，其R1、R2、R3设计时要考虑到淬火的尖角效应，尽可能取大尺寸，一般要求不小于3_。所述的待淬火工件滚道直径为500-1500mm，待淬火工件滚道线速度的控制范围基本在180 220mm/min之间。
权利要求
1.一种回转支承滚道淬火的工艺方法，其主要工序是对回转支承的内圈和外圈分别进行毛坯粗车、滚道半精车、淬火、去应力回火和磨削，其特征在于所述淬火中的淬火设备中的感应器采用中频淬火感应器，淬火液为PAG淬火液，淬火设备中工件的支撑部件包括有一上托轮、两下托轮，所述两下托轮分别由减速电机驱动，所述中频淬火感应器固定安装在固定架上，所述固定架上还安装有驱动中频淬火感应器运行的变压器，所述中频淬火感应器前端部的感应头为弧形与其对应的滚道相配合，且感应头两端与其对应的滚道应留有耦合空隙，所述固定架底端设有滚轮； 其利用上述淬火设备淬火的具体工艺步骤如下 (1)、首先测量待淬火工件的滚道直径和外圆直径，根据工件在淬火设备上的中心高，计算和调整上托轮与两下滚轮之间的中心距，同时调整工件顶部的上托轮位置，确保工件中心高与中频淬火感应器的感应头中心高度一致； (2)、将待淬火工件清洁干净，不得残留加工残留物和其它附着物、油污，吊装上淬火设备上，安放妥当后，用百分表检测工件的滚道径向跳动，跳动控制在0. Imm之内； (3 )、调整中频淬火感应器的感应头与待淬火工件的滚道间隙，用塞尺检测中频淬火感应器的感应头与滚道间隙，控制感应头的弧形端部与其对应的滚道位置间距hi和感应头的两端与其对应的滚道位置间距h2尺寸，如感应头的弧形端部与其对应的滚道位置间距为h=l I. 8mm,则感应头的两侧与其对应的滚道位置间距为hl=2 2. 5mm ; (4)、通过温度仪进行监控调整PAG淬火液的温度，通过冷却塔将PAG淬火液温度控制在40± 10°C，通过折光仪配合粘度测定法、真实浓度测定法检测PAG淬火液浓度，通过PAG淬火液中加入水将浓度控制在9± 1% ； (5)、调整中频淬火设备感应频率及电压、电流输出参数，其中中频感应器的工作频率取决于淬火深度，一般取的电流透入深度是淬硬层深度的2倍左右，回转支承滚道淬火深度为3 5mm，计算频率范围在7 2. 5KHz ;待淬火工件旋转速度是由减速电机带动的上托轮和两个下托轮带动完成的，其旋转速度可调，具体速度控制应该和现场的设备参数选择和滚道球体直径等因素组合测试才能确认； (6)、取同规格的样件，进行测试20-30cm距离的淬火，检查淬火硬度和外表质量，合格后进行首件加工，首件检测后方可批量生产，在批量生产过程中注意每班过程参数记录，用统计分析方法，逐步控制过程工艺参数，淬火后10小时之内必须进行回火处理，回火温度190± 10°C，保温2个小时，空冷，再次检验。
2.根据权利要求I所述的回转支承滚道淬火的工艺方法，其特征在于所述的 滚道半精车中的待淬火工件滚道的粗糙度为3. 2-1. 6，同时滚道中间如留有油槽，其油槽两侧与滚道的连接面采用圆滑过渡，而且油槽的半径R3与滚道半径R之间采用半径为R2的连接面圆滑自然连接时，其R1、R2、R3设计时要考虑到淬火的尖角效应，尽可能取大尺寸，一般要求不小于3mm。
3.根据权利要求I所述的回转支承滚道淬火的工艺方法，其特征在于所述的待淬火工件滚道直径为500-1500_，待淬火工件滚道线速度的控制范围基本在180 220mm/min之间。
全文摘要
本发明公开了一种回转支承滚道淬火的工艺方法，其主要工序是对回转支承的内圈和外圈分别进行毛坯粗车、滚道半精车、淬火、去应力回火和磨削，淬火中的淬火设备中的感应器采用中频淬火感应器，淬火液为PAG淬火液，淬火设备中工件的支撑部件包括有一上托轮、两下托轮，两下托轮分别由减速电机驱动，中频淬火感应器固定安装在固定架上，固定架上还安装有驱动中频淬火感应器运行的变压器，中频淬火感应器前端部的感应头为弧形与其对应的滚道相配合，淬火的过程中通过对耦合间隙、电流透入深度、滚道线速度、淬火液的温度和浓度等工艺参数的设定和调整。本发明通过对淬火过程中的耦合间隙、电流透入深度、滚道线速度、淬火液的温度和浓度等工艺参数的设定和调整，提高了淬火质量。
文档编号C21D1/62GK102766749SQ20121024392
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月14日 优先权日2012年7月14日
发明者唐华峰, 李云虎 申请人:安徽省宣城市乾坤回转支承有限公司