分享：X光管用联轴轴承滚道处麻点成因分析

摘 要:某 X光管用联轴轴承在装配检验过程中发现滚道处存在麻点,采用宏观分析、化学成分 分析、硬度测试、金相检验等方法对麻点产生的原因进行了分析.结果表明:该轴承的原材料在铸 造过程中冷却速度较慢产生了尺寸过大的大块角状碳化物,在滚道磨削和超精研磨过程中大块角 状碳化物剥落,从而在轴承滚道处产生麻点. 

关键词:联轴轴承;麻点;原材料;碳化物 

中图分类号:TG１１５．２ 文献标志码:B 文章编号:１００１Ｇ４０１２(２０１８)１１Ｇ０８５０Ｇ０３

某公司生产的 X 光管用联轴轴承,用于计算机 断层扫描(CT)医疗机中连接金属靶面.CT 机图像 是否清晰取决于轴承旋转得是否稳定可靠,联轴轴承 的精度对于提高整机精度具有非常重要的意义.为 了保证联轴轴承的精度质量,须对联轴轴承进行表观 检查,在检查过程中,发现表观质量不合格的废品率 高达４５％左右,其主要特征为超精研磨后轴承滚道 处表面有白色麻点.联轴轴承材料为GCr１５钢,该材 料的冶炼通过真空脱氧,电磁搅拌,氧化物含量较少, 在能承受较大的接触压应力的同时还能承受较大的 高变拉应力,连轴轴承的生产流程为:车削→淬火→ 回火→喷砂→粗磨→精磨→镀膜→成品.

笔者通过一系列理化检验和分析对联轴轴承滚 道处麻点产生的原因进行了分析,以期提高该联轴 轴承的合格率. 

１ 理化检验 

１．１ 宏观分析 

图１为X光管用联轴轴承的整体宏观形貌,不合 格的轴承在两个滚道处均发现了麻点,麻点宏观形貌 如图２所示.轴承的滚道是轴承的工作面,在轴承的 运行过程中会与滚子产生滚动摩擦,其表面质量的好 坏直接影响轴承的精度和使用寿命.由图２可知,该轴承在滚道处存在许多白色亮点,且亮点呈直线分布.

１．２ 化学成分分析 

依据GB/T４３３６－２０１６«碳素钢和中低合金钢 多 元素含量的测定 火花放电原子发射光谱法(常规 法)»,采用 ARL４４６０ 型直读光谱仪对联轴轴承进 行化学分析,结果见表１.可见其化学成分均符合 GB/T９９４３－２００８«高速工具钢»对 W１８Cr４V 钢的 技术要求.

１．３ 硬度测试 

依据JB/T７３６１－２００７«滚动轴承零件硬度试 验方法»对该轴承进行硬度测试,测试结果为８１２, ８０８,８０９HV３０.依据 GB/T１１７２－１９９９«黑色金属 硬度及强度换算值»将维氏硬度转换为洛氏硬度,对 应值分别为为６４．６,６４．５,６４．５HRC,可见其硬度均 符合JB/T１１０８７－２００７«滚动轴承 钨系高温轴承钢 零件热处理技术条件»的技术要求. 

１．４ 金相检验 

图３a)为轴承心部的显微组织形貌,依据JB/T １１０８７－２００７可知其过热度≤１级,回火度≤１级.由 此可见该批轴承零件的热处理组织正常.图３b)为 滚道边缘处的低倍显微组织形貌,可见在滚道边缘处 存在聚集的条带状共晶碳化物,带宽为３２μm,依据 GB/T１４９７９－１９９４«钢的共晶碳化物布均匀度评定 法»评定其级别为３级,符合 GB/T９９４３－２００８的技 术要求.图３c)为滚道边缘处的高倍显微组织形貌, 可见滚道边缘处存在大块角状碳化物,碳化物尺寸为 ２８~３２μm,依据 GB/T９９４３－２００８碳化物评级图评 级为集中系列＞４级,属于不合格组织.

２ 分析与讨论 

由以上理化检验结果可知,该 X 光管用联轴轴 承材料的硬度、显微组织过热度、回火度等都满足相 关技术要求,由此可以排除热处理造成该轴承滚道 麻点缺陷的可能.虽然原材料的化学成分、共晶碳 化物不均匀性均满足相关技术要求.但是边缘存在 较大的大块角状碳化物,且金相显微镜下麻点的宏、 微观形态呈直线分布.

共晶碳化物严重不均匀,会降低高速钢的热塑 性,热处理过程中易造成过热开裂;大块碳化物附近 碳含量较高,容易造成热处理过热,因此要对原材料的共晶碳化物不均匀性进行严格控制.由于 GB/T ９９４３－２００８中对高速钢原材料的共晶碳化物不均 匀性做出了明确的规定,而未对大块角状碳化物做 强制要求,所以在原材料入厂验收时容易忽略对大 块角状碳化物的检查,造成 X 光管用联轴轴承在表 观检查中的废品率高达４５％.虽然该批次高速钢 联轴轴承存在的大块角状碳化物未造成热处理后的 组织过热,但是在宏观上已经出现了麻点,这对于要 求旋转稳定可靠的 X光管用联轴轴承是不允许的.

３ 结论及建议 

该轴承的原材料在铸造过程中冷却速度较慢产 生了尺寸过大的大块角状碳化物,在滚道磨削和超 精研磨过程中大块角状碳化物剥落,从而在轴承滚 道处产生麻点.

建议在采购 X 光管用联轴轴承的高速钢原材 料时,与钢厂签订技术协议并对大块角状碳化物尺 寸提出要求.钢厂可以考虑采用快速凝固电渣重熔、喷射成型和粉末冶金等新的冶炼技术来冶炼原 材料,只有控制好原材料的质量才能提高轴承滚道 处的表观质量. 

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文章来源——材料与测试网