轴承锻造基础知识PPT课件

.,锻造车间培训资料（轴承锻造基础知识）,.,绪论,轴承是一种重要的机械基础元件，轴承制造业是机械制造业中不可缺少的行业。轴承通常是由套圈（外圈、内圈）、滚动体（滚子或钢球）、保持器等构成。在轴承的制造过程中，锻造占有非常重要的地位。,.,关于锻造变形的几个基本概念,弹性及弹性变形金属在受到外力作用时产生变形，当外力取消后能恢复其原来形状的性能称为弹性。这种当外力消失后变形也完全消失的变形称为弹性变形。,.,关于锻造变形的几个基本概念,塑性及塑性变形金属在外力作用下产生永久变形而又不致引起破坏的性能称为塑性；这种外力消失后不能随之消失的变形称为塑性变形。金属的塑性越好，其可锻造性就越高。,.,关于锻造变形的几个基本概念,强度金属材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。,.,关于锻造变形的几个基本概念,硬度金属材料抵抗其它物体压入其表面的能力；表示金属在一个小的体积范围内抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力。,.,关于锻造变形的几个基本概念,冲击韧性金属材料抵抗冲击载荷而不致被破坏的能力。在锻造生产中，锻模、锤杆、上下砧都要承受冲击载荷。,.,锻造过程,轴承套圈锻造大致分成三个阶段：（1）备料：把原材料按要求的重量一段一段地切成料段（2）锻造成型：把料段加热，然后在锻压设备上进行锻造，使之成为形状、尺寸符合要求的毛坯；（3）锻后处理：对锻件进行检验，剔除废品，整修返修品，进行锻后的热处理及表面清理等。,.,车间目前采用的工艺流程为：,锯床或剪切下料机下料天然气炉加热空气锤上自由冲孔压力机上平高扩孔机扩孔检验锻后热处理,.,锻造变形基本规律,剪应力定律最小阻力定律体积不变定律在塑性变形时存在弹性变形定律,.,锻造对金属组织和机械性能的影响,锻造可以改善钢材内部组织，提高钢的强度、塑性、冲击韧性等多种机械性能。,.,轴承的分类和代号（旧代号）,1、二类248EMNJ1052EMNU2322EM2、九类2931529424292923、七类3022432230323204、铁轴352226X2-2RZ,.,轴承零件代号,01外圈02内圈04滚子05衬套06保持架28密封座63中隔圈,.,常用的元素符号：,Cr铬Si硅Mn锰Ti钛Mo钼Ni镍“G”为“滚”的拼音首写字母，表示滚动轴承钢,.,常用轴承钢牌号有：,1、高碳铬轴承钢GC15滚铬十五GC15SM滚铬十五硅锰2、渗碳轴承钢G20C2N4滚二零铬二镍四20CNM二零铬镍钼20CMM二零铬锰钼,.,锻造加热的目的,加热目的提高金属的塑性、降低金属变形抗力，使之易于成形，并获得良好的锻后组织和力学性能,.,锻造加热的要求,加热的要求1、在金属材料所允许的导温性和内应力的条件下，以最快的速度加热到预定的温度，提高效率，节约能源。,.,锻造加热的要求,2、尽可能减少加热金属吸收有害气体，如氧、氢等气体，减少氧化、脱碳或氢脆等缺陷，提高加热质量。3、在低温加热阶段，要防止因加热不当而使金属截面的外层与心部产生过大的温差，以致造成过大的热应力，再叠加其它内应力，引起材料开裂。4、准确施实给定的加热规范（锻造加热作业指导书），如加热温度、速度、时间和保温等加热条件，以防止产生过热、过烧等缺陷。,.,锻造温度的选择,钢的性能变化与其组织变化是密切相关的，锻造应当选择在钢的塑性好、变形抗力低的温度范围内进行但又不会产生过热、过烧。锻造开始的最高允许温度，称为始锻温度。应当停止锻造的温度，称为终锻温度。,.,轴承钢锻造的温度控制,作业过程中加热、冷却必须严格按工艺文件、作业指导书操作。勤观察、勤调节。,.,一、高碳铬轴承钢锻造温度控制规范：,钢材牌号：GC15、GC15SM始锻温度：1050C1100C终锻温度：800C850C,.,一、高碳铬轴承钢锻造温度控制规范：,如果加热温度过高，会导至锻件过热、过烧。过热锻件机械性能差，降低套圈使用寿命；过烧锻件只能报废。终锻温度偏高，会使套圈内部组织粗大，并在冷却过程中容易析出网状碳化物，降低套圈的机械性能，所以停锻温度不能过高。但是停锻温度也不能过低，因为随着温度的下降，钢的塑性差，变形抗力增大，使变形困难，锻件上可能会出现裂纹，也可能损坏模具或锻压设备。,.,二、渗碳轴承钢锻造温度控制规范,钢材牌号：G20CN2MAG20C2N420CNM20CMM始锻温度：1100C1200C终锻温度：800C850C,.,二、渗碳轴承钢锻造温度控制规范,如果加热温度过高，会导至锻件过热、过烧。过热锻件机械性能差，降低套圈使用寿命；过烧锻件只能报废。终锻温度偏高，会使套圈内部组织粗大，降低套圈的机械性能，所以停锻温度不能过高。但是停锻温度也不能过低，因为随着温度的下降，钢的塑性差，变形抗力增大，使变形困难，锻件上可能会出现裂纹，也可能损坏模具或锻压设备。,.,三、高碳铬轴承钢锻件锻后冷却规范,1、高碳铬轴承钢锻件锻后冷却速度对锻件最终性能有很大影响。2、GC15、GC15SM锻件锻后冷却速度应大于50C每分钟，低于250C每分钟，通常采取散放空冷、风冷，大型锻件需要雾冷。3、适当增大冷却速度有利于细化套圈内在组织，但过大的冷却速度可能导致锻件开裂。4、冷却速度慢会使锻件内部形成网状碳化物，网状碳化物在随后热处理过程中不易消除，严重影响套圈机械性能，降低套圈使用寿命。,.,钢在加热与冷却时的常见缺陷,氧化使金属烧损，所形成的氧化皮大大降低锻件的表面质量，增加模具的磨损，脱碳表层含碳量偏低过热是一种可以避免的缺陷，由于温度偏高，使锻件内部晶粒粗大，增大锻造比可以改善过热组织，也可以通过锻后正火改善过热组织,过烧由于加热温度过高，钢材内部晶界熔化和严重氧化，破坏了晶粒之间的联结。过烧的锻件只能报废开裂加热速度过快，钢的导热性差，则造成的表里温差越大，坯料开裂的危险性越大；加热大型毛坯时应注意控制加热速度防止开裂。,.,锤上自由冲孔,锤上自由冲孔的优点工具简单、通用性强。锤上冲孔-辗扩工艺的两种方法：一种是坯料经锤上自由冲孔、冲头扩孔后再在扩孔机上辗扩成形，这种工艺用于生产中小型和中大型套圈锻件。另一种是坯料经锤上自由冲孔、冲头扩孔后，再用芯棒继续扩孔，然后在扩孔机上辗扩成形。这种工艺用于生产大型和特大型套圈锻件。,.,锤上冲孔辗扩工艺,锤上冲孔辗扩工艺中，制坯是极为重要的工序。制坯的好坏在很大程度上影响辗扩后的锻件质量。,.,锤上冲孔辗扩工艺,料坯在锤上自由镦粗的方法使镦粗后的坯料形成较大的鼓形，冲孔时不能消除，这会对辗扩带来困难。特别是宽度较大而碾扩比又较小的锻件在辗扩时金属不易充满锻件的外圆角。为了消除这一缺陷，可采用铆镦的方法，即先将坯料沿圆周方向倒角，随后再镦粗。也可采用套模制坯的方法。,.,锤上冲孔辗扩工艺,料坯镦粗时不能歪斜，镦歪的坯料给冲孔带来困难，同时也影响碾扩质量。此外，用镦的坯料在套模中制坯会造成一边毛剌，一边塌角。制坯不允许形成毛剌和夹皮，如果产生毛剌和夹皮应在碾扩前去除掉。,.,锤上冲孔辗扩工艺,碾扩比在大于2.5时，应在平端面时考虑用上、下碰模压出内径圆角，以免因辗扩比太大而在套圈内径辗出毛剌。,.,锤上冲孔辗扩工艺,内锥形套圈锻件的成形冲头其半锥角度一般比产品半锥角大4。中小型圆筒形锻件制坯通常采用套模锻，中大型圆筒形锻件制坯通常采用铆镦。,.,扩孔,把冲孔后的坯料放在碾压轮与芯棒组成的型腔内碾压，从而使坯料的壁厚变薄、内外径同时扩大。,.,辗扩工艺的优越性,1、采用碾扩工艺生产的锻件，其形状和尺寸能够尽量地接近成品的形状和尺寸，并且其尺寸精度和几何精度都比较高。碾扩套圈材料利用率高。2、经过碾扩的锻件，其内部组织致密、金属纤维流线的流向好，能有效地提高轴承的抗疲劳强度等机械性能，从而提高了轴承的使用寿命。,.,扩孔变形的特点：,1、碾扩变形是连续进行的；2、辗扩变形是经过多次循环一步步完成的；3、辗扩变形沿轴向分配金属的能力较差（不容易涨高度）。,.,辗压比,辗压比指扩孔前后坯料的壁厚之比。增大“碾压比”有利于提高金属的内在质量。,.,辗压比,选择辗压比的原则：、增大碾压比使扩孔时间延长，降低生产率，当制坯生产率高时应选择较小碾压比；、套圈断面形状比较复杂时，成形比较困难，辗压比应取较大值；、辗扩前坯料形状较差时应尽可能增大碾压比。、锻件内径较小时，为保证芯棒强度，可取较小碾压比,.,主导轮和信号轮,主导轮在扩孔变形过程中，碾压轮与芯棒起主要作用。主导轮位于变形区的出口一侧，在扩孔过程中主要起支承作用。坯料压在主导轮上，使变形过程平稳。如果主导轮位置不恰当时，会使锻件呈四角、五角甚至多角形。主导轮越接近辗压轮，越有利于锻件圆角的充满。信号轮当辗扩过程即将结束时，工件与信号轮接触。信号轮的主要作用是控制锻件尺寸，给操作人员发出信号。,.,扩孔机的调整,1、碾压轮安装与调整时，应尽量保持其转动平稳，轴向跳动要小；2、碾压轮下压时，其下死点位置与芯棒应保持0.51的间隙；3、碾压轮、芯棒、主导轮、信号轮的轴线应相互平行，且与机床台面垂直，根据锻件的质量情况可以作适当调整；,.,扩孔机的调整,4、托料板应平直，其平面应与辗压轮槽的下端面大致相平，对于较大产品则要高出一点，这是考虑到托料板在工作中会受力下弯。托料板最好调整得后倾一点（即根部要低一点）；5、每当更换碾扩锻件的品种时，最好用“样圈”来调整，或用尺寸相近的产品来调整信号轮与主导轮的位置；6、对于外锥形和外梯形锻件，其主导轮和信号轮应制成与锻件相应的外形。还应具有调整轴向高度的机能。,.,锻压设备的分类,常用的锻压设备根据其加载方式可以分为以下几类：1.锻锤：空气锤、蒸汽空气锤；2.机械压力机：曲柄压力机、高速自动压力机、平锻机、剪切机和摩檫压力机等；,.,锻压设备的分类,3.液压机：水压机、油压机等；4.特种锻压设备：扩孔机等。目前我国轴承行业常用的锻压设备有：空气锤、蒸汽空气锤、曲柄压力机、平锻机和扩孔机等。,.,空气锤常见故障产生的原因,1.锤杆与导套间隙处漏气或泄油：锤杆与导套间的密封圈过度磨损后，会失去密封作用，气缸内的高压气体或润滑油会沿间隙处泄漏。另外，锤杆受刮伤留下刻槽后，也会有泄漏。泄气严重时会影响锤头的打击力。,.,空气锤常见故障产生的原因,2.锤头撞击工作气缸顶盖：当工作气缸上部的缓冲气垫失效后锤头就会直接撞击气缸顶盖，严重时会将顶盖击碎或击飞。造成缓冲失效的原因是：顶盖处的密封垫片损坏或顶盖压紧螺钉松动，造成工作气缸上腔漏气，使缓冲气压下降；工作气缸与压缩气缸间的球形逆止阀变形或破碎时，失去了阻止气体倒流的作用，使气缸窜气，降低了缓冲气压；工作活塞上顶面的堵盖松动漏气，也降低缓冲气压。,.,空气锤常见故障产生的原因,3.工作气缸体过度发热：工作气缸内摩檫增大时，会造成缸体温度急剧上升。原因是润滑油供给不正常，摩檫加剧；气缸活塞环太紧或受力不均；锤头长时悬空等。4.锤头上升后降不下来：常见原因是固定上砧铁的斜铁松动脱出，刮伤导套，使锤杆在导套内降不下来；活塞环碎裂卡在导套内；锤杆弯曲或下部被镦粗，上升后即卡在导套内降不下来。,.,空气锤常见故障产生的原因,5.锤头升不高：当工作活塞、压缩活塞与缸壁间的密封失效后，会造成气缸内上下部窜气，使缸内气压下降，提不起锤头或提升高度不够。锤杆弯曲或锤杆下部被镦粗都会出现锤头升不高的故障。6.气缸内有异声：原因是气缸内有异物或连接件松动，如工作气缸导套内导板松动、密封圈、活塞环破碎散落；顶盖螺钉松动，连杆松动也是产生异声的原因，严重时会使连杆完全脱离曲轴，将气缸座的两壁打坏。,.,锻锤的维护与保养,互相督促，杜绝“野蛮”操作，在维护和保养锻锤方面应做到：1.操作前检查设备工作部分螺钉、销子等易松动的零件，发现松动及时紧固。然后开动设备看有无异常。2.应经常注意锻锤各运动部位的润滑。,.,曲柄压力机常见故障产生原因,1、电动机达到额定转速后，滑块不动作：主要是由于离合器发生故障造成的。刚性离合器的故障是转键拉簧断或转键损坏等。摩擦离合器的摩擦片调整不当；磨擦片松动、脱落卡住；润滑油进入摩擦片引起打滑或压缩空气压力不足；2、制动器松开后滑块不下行：原因是滑块与导轨间隙过小，两者咬住；导轨内缺少润滑油，滑块在导轨内摩擦阻力过大等。,.,曲柄压力机常见故障产生原因,3、离合器分离后滑块不能及时停止：原因是制动器太松。制动器的摩擦片或摩擦带过度磨损会造成制动器太松。4、滑块发生连击：摩擦离合器不排气或排气不畅，刚性离合器的转键卡住或制动器失灵等会造成这种情况。,.,曲柄压力机常见故障产生原因,5、闷车：指滑块还没有到达下死点就卡住不动，这种故障在挤压时往往出现。产生原因是锻坯加热温度过低或在闭挤压时金属的重量超重等。,.,压力机闷车的解决办法,压力机闷车后，消除办法是先关闭电动机，对于采用刚性离合器的压力机，若滑块离下死点很近，连杆还有足够的调节量时，可调节连杆使滑块上升；还可以用手倒转飞轮，使滑块回升。,.,压力机闷车的解决办法,对于用摩擦离合器的压力机，发生“闷车：时，应先按”紧急停止“按扭，然后观察曲柄转角的位置。若滑块停在下死点，加大离合器的气压，待电动机转到额定转速时，切断电源，并点动接通离合器，使滑块回程。若滑块停在下死点前，可采用的反接电动机的方法，使电动机反向旋转，然