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載重汽車輪轂軸承是應(yīng)用于新型十六噸載重汽車前輪上的，是國內(nèi)首家把第二代汽車輪轂軸承產(chǎn)品系列應(yīng)用于國產(chǎn)載重汽車，以往該載重汽車每個前輪上使用的是兩套單列圓錐滾子軸承，而本公司設(shè)計為雙列圓錐滾子軸承。外圈是一個雙滾道的軸承套圈，要求表面感應(yīng)淬火，其是輪轂軸承單元產(chǎn)品加工的一道關(guān)鍵工序，為此開展對其的試驗具有非常重要的意義。

1.感應(yīng)淬火試驗

使用雙工位數(shù)控淬火機床，樣品為廢套圈（見圖1），材料50Mn，設(shè)計一個單滾道感應(yīng)器（見圖2）。技術(shù)要求表面硬度58～64HRC，淬硬層深度≥1.5mm。

50Mn材料應(yīng)用于雙列圓錐滾子輪轂軸承單元的感應(yīng)加熱淬火，以往沒有根據(jù)技術(shù)要求準確確定工藝參數(shù)或根據(jù)工藝參數(shù)準確預(yù)測淬火結(jié)果的理論方法。因此，需要進行樣圈試驗，才能制定出合適的感應(yīng)加熱淬火工藝。

試驗方法為：初步確定工藝參數(shù)、設(shè)計感應(yīng)器→對工件進行感應(yīng)加熱淬火→檢測工件淬火結(jié)果→根據(jù)工件檢測結(jié)果→改進工藝參數(shù)、改進感應(yīng)器結(jié)構(gòu)→再次對工件進行感應(yīng)加熱淬火試驗。

采用車工廢套圈進行單滾道仿形感應(yīng)淬火試驗，根據(jù)試驗結(jié)果確定工藝參數(shù),具體見表1。

表  1

名稱	頻率/Hz	功率/kW	加熱時間/s	冷卻時間/s	淬火介質(zhì)
工藝參數(shù)	6000	100～140	6	8	0.4%聚乙烯醇

2.試驗結(jié)果

采用一個單滾道感應(yīng)器進行樣圈的感應(yīng)淬火工藝試驗，試驗后用著色滲透法檢查裂紋,用HRA-3型智能超聲波硬度計檢查表面硬度，用線切割取樣經(jīng)制樣后用4%硝酸酒精腐蝕，再用MM6顯微鏡觀察金相組織,用HRC-150型硬度計測量硬化層深度等。具體工藝試驗檢測結(jié)果如下：

（1）淬硬層深度

兩滾道感應(yīng)淬火硬化層深度4mm，淬硬層長度為30mm，未能淬滿套圈滾道，試驗結(jié)果不太理想。

進一步考慮到軸承承受載荷情況等因素，重新對感應(yīng)器的結(jié)構(gòu)進行改進，且調(diào)整了加熱時間等工藝參數(shù)，又進行了工藝試驗，試驗結(jié)果為淬硬層深度2.5mm、淬硬層長度為34mm，淬硬層輪廓見圖5，保證了兩滾道具有良好的承載，滿足了用戶要求。

（2）硬度

感應(yīng)淬火工藝試驗后檢查樣圈表面硬度為60～61HRC。

（3）裂紋

感應(yīng)淬火工藝試驗后用著色法檢查裂紋，結(jié)果無裂紋。

（4）金相組織

按JB/T9204-2008標準檢驗，符合要求。

（5）尺寸

測量樣圈感應(yīng)淬火工藝試驗前、后尺寸，見表2。感應(yīng)淬火后滾道橢圓≤0.04mm，縮小量≤0.08mm，符合要求。

                                     表  2   （單位：0.01mm）

編號

大面滾道

小面滾道

大外徑

小外徑

大端牙口

小端牙口

小臺階

高度

熱前

熱后

熱前

熱后

熱前

熱后

熱前

熱后

熱前

熱后

熱前

熱后

熱前

熱后

熱前

熱后

1

-11 -13

-17 -21

-5 -6

-5 -6

+16 +17

+14 +15

+6 +4

+2 +1

-4 -6

-8 -10

-9 —

-4 -6

+2 +3

+6 +8

+1 —

-2 —

2

-15 -17

-21 -24

-9 -11

-17 -19

+8 +10

+6 +9

+9 +7

+6 +4

-10 -12

-14 -18

-14 -16

-20 —

+3 +4

-1 -2

+1 +2

-1 -2

3.結(jié)語

通過樣圈工藝試驗，從各項檢驗數(shù)據(jù)來看，均符合軸承技術(shù)要求，解決了載重汽車輪轂軸承套圈的熱處理技術(shù)難題。為雙列圓錐滾子輪轂軸承熱處理加工確定了工藝參數(shù)，為批量生產(chǎn)作好了工藝準備，滿足了用戶的使用要求。

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