提速铁路客车轴承锻件快速冷却装置.pdf

第31卷第4期 2010年12月 哈尔滨轴承 JO U RN A L OFH A RBIN BEA RI N G Vol f 31No 4 Dec 2010 提 速 铁 路 客 车 轴 承 锻 件 快 速 冷 却 装 置 李爱民 王鑫 哈尔滨轴承集团公司锻压分厂 黑龙江哈尔滨150036 摘要 目前在铁路客车轴承锻造过程中 为了降低生产成本 采用锻后喷雾冷却的方式 一般要经过3 一4m l n才 能降到55蜥500C 尤其在高温区的降温速率低 缺乏冷却控制手段 有可能使网状碳化物透到临界值 对轴承的 使用寿命有一定影响 针对这一问题 设计了锻后快速冷却装置并加以实施 改善了网状碳化物 提高了轴承寿 命 关键词 轴承锻件 网状碳化物 快速冷却装置 喷雾冷却 中图分类号 TG315 TH l 33 33 4文献标识码 B文章编号 1672 4852 2010 04 0004 02 Coolill gr api dl ydevi ceof 印暇姐iIl gr ai l w aypagt艳nger t rai nk岫gfont s Li A i m i n W angX i n f h嚼ngSub Fa ct ory H arbi nB eari ngGroupCor por at i on H ar bi n150036 Chi na 址袖毗A t pr es ent i n pr ocess of rai l w aypas sengerbe撕ngfo画ng in ordertoreducet he pr oductioncost spraycool i ng W asusedafter forgi ng norm a l t hetem per ature coul dbereducedto550 650oCafter3 4m inut es i n part i cul ar i nt he are aofhii shtem peratureG 玎dingspeedW aslowandl ack ofcoolingm eansofcont rol i t is possi bl e t oreacht hecri ti cal val ueofnetwor kcarbi de so exert i ng aninf luenceont hebeari ngl i fe I nvi ewoft hi s quest ion qui ckl ycoohrIg device afterf o哂ngW asdesi gnedand im pl em ented SOt he networ kcarbideandt he beari ng lif ew er e i m proved 州 bearingforgi ng net w or kcarbi de coolingrapi dl ydevi ce spraycooling 1前言 轴承用户对轴承的使用寿命十分重视 特别 是在为提速铁路客车配套方面 从运行安全的角 度考虑 要求更高 赛想提高轴承使用寿命 首先 就要保证轴承的内在质琏 锻造过程是轴承生产 的一个特殊过程 加热速率 保温时间 终锻温度 始锻温度 变形量 冷却速度等因素都对产品的内 在质量有着极大的影响 特别是锻后的冷却速度 冷却速度的快慢直接决定了锻件网状碳化物形成 的粗细 如果锻件内部形成r粗大的网状碳化物 那么轴承在使用时就容易出现剥落 甚至开裂等 质量问题 从而降低J 轴承的使用寿命 严蘑的甚 至酿成重大事故 造成人身和经济上的蕈大损失 因此 控制锻件锻后的冷却速度是轴承生产的一 收稿日期 2010 09 20 作者简介 李爱民 1963 男 f程帅 技术质量室主任 个重要课题 2高碳铬轴承钢锻造冷却时组织的 变化及网状碳化物的形成机理 由含1 6 Cr的铁 碳相图可知 锻件由 1050 9000C Acm 点 组织为单一的奥氏体相 区 y一固溶体 在此温度范围冷却组织不发生 变化 由900 7600C为奥氏体 二次渗碳体相区 在这一温度范围缓慢冷却 奥氏体会沿着晶粒边 界形成网状碳化物 在平衡条件下 这种网状碳化 物析出量最多可占组成相的4 左右 这是我们不 希望得到的一种组织 因为它对钢的性能有不良 影响 因此 在此温度范围必需以100 2000C m in较快的速度冷却 才能不使网状碳化物析 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 第4期 李爱民 等 提速铁路客车轴承锻件快速冷却装置 5 出 锻件冷却低于Ar l点 大约在720 600 奥 氏体将发生共析反应 形成珠光体 索氏体 此段 温度范围以较快的冷却速度为好 会得到更细的 索氏体 硬度在30 40HR C 这对随后的球化退 火非常有利 应该注意的是 锻件冷却速度也不能过快 当 冷却速度超过钢的淬火临界冷却速度时 锻件就 会被淬火 开裂 终锻温度高 锻后冷却时渗碳体会沿着奥氏 体的晶粒边界析出 形成网状碳化物 锻后冷却速 度越缓慢 则形成的网状碳化物越粗大 网状碳化 物降低了品格之间的连续性 大大降低了锻件的 耐冲击韧性 使锻件接触疲劳强度降低 脆性增 加 容易使产品在疲劳中失效 轴承钢不同网状级 别与冲击值的关系如图1所示 0 至 迥0 0 量 图1不同网状级别与冲击值的关系 为了避免这一缺陷出现 就要在锻后快速冷 却 使碳化物来不及聚集成粗大的网状 待相变过 程全部完成再缓慢冷却 但这个冷却速度又不能 太快 要避免出现裂纹 要让锻件有返红的时间 3现有锻后冷却方式存在的问题 由于锻件碾扩后温度在950 左右 将锻件 移到喷雾细化机前需要一定的时间 在这个时间 段里是靠空冷 冷却速度慢 没有控制手段 待将 锻件移到喷雾细化机上 由于受喷雾效果及环境 的影响 一般需要经过3 4rai n才能降到 550 650 尤其在高温区的降温速率低 不能保 证不形成粗大网状碳化物 4快速冷却装置的设计 一般铁路客车轴承生产企业在生产锻件过程 中 为防止网状碳化物出现粗大的现象 多采用锻 后正火的工艺 但正火工艺成本高 不适用于大批 量生产 正火时 锻件要在水中反复停留几秒钟 才能达到预期效果 观察正火过程发现 一要使锻 件快速冷却 二要使锻件不能长时间在水中停留 三要使锻件能自动脱离水面 避免冷热不均的现 象发生 上述三个条件要同时满足 才能符合工艺 要求 由于我单位锻造该产品批量较大 不适应该 正火工艺 为适应大批量生产又能有效消除网状 碳化物 参照以上正火工艺所要满足的三个条件 设计了锻后快速冷却装置 如图2所示 锻件锻造 完毕后直接进入该装置中冷却 避免了正火工艺 的二次加热 降低了生产成本 5试验效果 1 以N J3226X 1 01为例 锻件外径 由256m m 重12 5kg 经过高600m m 与水平面夹 图2快速冷却装置 ram 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 6 哈尔滨轴承第3l 卷 角5lo的加速滚道加速 在水 中经过近3m 的滚 动 时间为2 3s 2 降温幅度l00 左右 3 经过该装置快速冷却以后 在经喷雾细化 机 图略 冷却2 5 3m i n锻件就降到 550 650 4 经检验 网状碳化物为1 5级一2级 满足 工艺要求 改进前后冷却时间 网状碳化物级别见表1 表1改进前后锻后冷却时间及网状碳化物级别对比 6结束语 通过对锻后锻件冷却速度的改进 使锻件网 状碳化物改进到了l 级至1 5级 大大提高了锻 件的内部质量 从而提高了提速铁路轴承的使用 寿命 保证了铁路客车运行安全可靠 编辑 林小江 上接第3页 故障率低 维修更换易损件方便 我们采用机械原 理中经常应用的偏心摇杆机构 将电动机 减速机 传来的转动变成直线移动 因为电镀的产品结构 尺寸和重量不同 挂在电极上的零件就会随着阴 极的移动被带着在液体槽中以不同的摆角也产生 摆动 使原来的固定距离镀银方式 改变成移动的 电镀方式 从而实现专用产品的工艺要求 见图l 所 1 轴承2 输出接头3 摆动轴4 带轮5 轴承 6 偏心轴7 同定轴8 旋转轴9偏心调整 图l 摇杆机构 4 2移动机构和偏心量的调整 移动机构采用偏心轴的结构方式 调整是采 用两个偏心结构进行相对转动 从00一3600旋 转一周 可以实现0 40m m 的移动变化范围 可 以适应不同产品的电镀要求 4 3移动频率的设定 因为加工产品的范围有限 一般移动的频率 在12次 m i n 60次 m i n之间变化即可以满足 工艺要求 为了降低该装置的生产成本 采用最简 单的更换主从皮带轮以实现不同传动比的方式来 改变移动频率 因为制造了多套该装作 每套固定 在某一频率上 就解决了经常更换带轮问题 4 4与溶液槽的连接 因为在原电镀槽的基础上 在旁边安装和连 接该装置 考虑到该装置工作的时间 使用周期以 及运行的平稳性 采用两组滚动轴承组成的活动 支撑 即保证纵向移动的灵活性又限制了其他方 向的自由度 见图2 1 固定架2 轴承3 点电极4 支架5 螺钉 图2电极固定装置 为了防止长期在弱碱环境下工作 该套装置 产生氧化锈蚀情况 采用了尼龙作为骨架支撑 金 属零件均采用喷塑