生產效率與國外先進企業相比仍有較大差距, 采用計算機控制后。操作工人偏多,人均勞務收入低,國內熱處理企業的現狀。國外上十條熱處置生產線只需要幾個人操作,要幾十人甚至上百人。究其原因,因為我只做到單條計算機控制,未做到集中計算機控制。當然,實現熱處理車間的集中控制是各龐大的系統過程,需要熱前各工序的先期優化,還需要完全解決熱處置零件變形這一難題。但這畢竟是努力方向。
機械工業應用廣泛。可以說, 軸承是一個重要的機械基礎連接件。有旋轉的地方就有軸承。汽車作為現代社會人們主要交通工具,汽車工業也成為我國主要的支柱產業,軸承在其中也發揮著重要作用。汽車的很多安保件,如轉向器、發動機和變速箱等,都可以看到軸承的身影。汽車軸承作為軸承的一個分支,有承載、抗沖擊和高速旋轉等特殊性能,其性能對乘客、駕駛員和車輛本身的平安有著重要影響。
其加工質量好壞與原材料是影響軸承壽命的兩大重要因素。下面, 熱處置作為汽車軸承制造過程的關鍵工序。筆者根據自己的工作經驗和所掌握知識,從汽車軸承的資料、熱處理設計、熱處理工藝、熱處理裝備、熱處置技術力量和熱處置發展方向等方面,對汽車軸承熱處置技術做簡要闡述。
一、軸承用材料
國汽車軸承與國外差距, 資料的好壞是決定軸承壽命的最重要因素。資料是主要因素,其次為軸承設計、工藝水平和工藝裝備。盡管我修訂了GB/T18254規范,增加了優質高碳鉻軸承鋼”規范,對其中碳化物、偏析、含氧量和夾雜物等要求有所提升,但受制于國內鋼廠冶煉技術和利息等因素,完全實施仍有很大難度。
國軸承鋼在氧含量控制方面有很大提高, 隨著真空脫氣的廣泛應用。已接近國外水平。但在碳化物均勻性、網狀碳化物控制、夾雜物控制等方面仍有較大差距,這就造成國內汽車軸承質量先天缺乏,軸承的壽命、可靠性及一致性遜色于國外軸承。
品種單一。汽車軸承專用資料的研究開發尚無報道。軸承鋼生產廠家與軸承生產廠家很少合作。 國軸承資料大量使用的GCr15鋼和GCr15SiMn鋼。
二、軸承設計及工藝
1.個體化、差異化設計缺乏
采用個體化和差異化的設計, 先進的軸承設計應根據軸承的服役環境。以滿足軸承的實際工況要求。國內軸承個體化和差異化設計方面仍顯不足。另外,軸承的熱處置設計也是影響軸承壽命的重要因素。軸承包括的四大件:外圈、內圈、滾動體和保持架。國外先進軸承企業對內外圈和滾動體都有不同的硬度要求,國內很多生產汽車軸承的頂級企業對此已開始嘗試,但受制于軸承通用行業規范《高碳鉻軸承鋼滾動軸承零件熱處置技術條件》中的硬度要求范圍,軸承零件硬度設計上有局限性。同時,國內軸承熱處置工藝及裝備水平也是影響實現個體化和差異化設計的因素。總之,國汽車軸承設計與國外先進企業相比,處于粗放式階段,很多子領域沒有進行專門的研究,模仿設計居多,自主設計較少,軸承設計的技術貯藏上更顯欠缺。
2.CQI9質量規范推廣
已能基本上保證零件熱處理質量, 軸承零件熱處理質量是決定軸承壽命的重要因素。目前國內主要汽車軸承生產企業。但對熱處置過程參數的精確控制、淬火介質使用和熱處置設備保證能力等方面重視不夠,致使軸承零件熱處置質量穩定性與國外存在較大差距。國外先進企業已普遍實施的CQI-9質量規范,國內只限于個別企業的選擇性試用,這其中還摻雜應對國外企業審核的因素。因此,全面、自覺地貫徹和推廣CQI9質量規范,應該是國內軸承生產企業提高熱處理質量,達到或逾越國外先進水平的惟一出路。
3.節能新工藝的應用
仍普遍采用保守的熱處置淬回火工藝:820860℃淬火、油淬和200℃以下回火。整個工藝流程約4.55.5h該工藝已沿用近四五十年。隨著節能環保的呼聲越來越高, 目前國內大部分軸承生產企業。作為耗能大戶的軸承熱處理行業,也開始嘗試對軸承經典熱處置工藝進行研究和改善,研究核心是改變和提高淬回火溫度,縮短工藝流程時間。同時嘗試使用非油淬火介質,如鹽浴、水溶性介質等,以擴大熱處置加工范圍,使熱處置變形更有規律。襄軸、瓦軸和洛軸等企業在這些方面均有嘗試,并取得了一定的效果。
鍛造后的正火處理, 另外。目前國內已普遍采用利用鍛后余熱正火的工藝,節約了大量能源,但還缺乏明確的工藝規范,能源是利用了正火質量卻很不穩定。需要有配套的專用設備,以解決質量穩定問題。
4.滲碳汽車軸承的重新崛起
其他軸承資料所無法替代的因此滲碳鋼成為高端汽車軸承的首選資料。汽車軸承使用滲碳鋼在20世紀80年代曾風靡一時, 軸承經滲碳后所獲得的優質綜合力學性能。當時國內一些企業開始進口成套軸承熱處置滲碳設備。后來隨著高碳鉻軸承鋼冶煉質量的提高,國內汽車工業初期的噴射式發展,國內低端車型需要大量低成本的高碳鉻軸承鋼制軸承,滲碳汽車軸承被暫時擱置。近年來,隨著國外汽車巨頭在國內的大量布點,國內汽車工業整體水平的提高,滲碳汽車軸承被重新提出,滲碳汽車軸承今后會在平安系數要求很高的軍車、乘用車等關鍵部位大量采用。汽車滲碳軸承常用資料20CrMnTi20CrNiMoA 等,滲碳溫度均在900930℃。滲碳汽車軸承的高熱處置利息限制了其廣泛采用。國內企業也開始嘗試新型滲碳工藝,如高溫滲碳,即在1000℃或1050℃進行滲碳,可大大縮短滲碳時間,降低本錢。但受滲碳設備的制約,目前只停留在試用階段,大批量推廣使用還需時日。
GCr15軸承鋼滲碳工藝的開發, 另外。也為高碳鉻軸承鋼的使用提供了新的思路。
5.與國際標準的有效接軌
又要經歷十年一次的換版。2009年西安召開的軸承熱處置行業會上, 國內軸承熱處置使用最廣泛的JB/T12552000高碳鉻軸承鋼滾動軸承零件熱處置技術條件》規范。軸承規范歸口單位—洛陽軸承研究所,已明確提出JB/T12552000規范的修訂要求,對網狀碳化物級別、殘留奧氏體數量、脫碳層深、淬回火馬氏體組織視場倍數等做出修訂,以接近國際規范。此規范修訂應在今明年內完成。重新修訂的JB/T12552000規范,將對整個軸承行業發生巨大的影響。
會促使軸承生產企業對軸承鋼生產企業提出更嚴格的要求, 網狀碳化物超差級別2.5級后的明確。鋼廠增加正火工序后會增加軸承鋼制造成本,最終會增加軸承制造本錢。
將加大維護氣氛熱處理設備的推廣力度, 脫碳層深度控制的加嚴。對我國軸承質量的提升臨時有利。目前一些小型軸承生產企業的生存將受到挑戰。
目前最簡便的方法是淬火后增加10℃以下的二次水冷處理。由于原來在規范中明確殘留奧氏體控制量, 減少殘留奧氏體含量。各軸承生產企業的連續熱處置設備很少有二次冷卻裝置,如設備布局過于緊湊,改造難度相當大。
能提高組織判定的準確性, 規范組織圖片視場由500倍改為1000倍。實施難度不大。
從根本上講都是國內主導軸承生產企業的利益體現。可以想象, 每一次標準的修訂。此規范最終將會對軸承行業的進一步整合起促進作用。
汽車軸承作為軸承的重要分支, 另外。應有適合汽車工業特點的獨立規范。經過汽車軸承工作者的不懈努力,這些是可以實現的
三、熱處理裝備
1.淬回火設備
2000年以后, 隨著20世紀90年代我國民營企業對馬弗式(托輥式)網帶爐、鑄鏈爐和和推桿爐等維護氣氛爐型的仿制、技術消化、局部更新等。國內熱處置設備生產技術迅速提高。國內熱處置設備生產技術已基本成熟,基本達到軸承生產需要。近年來,維護氣氛設備大量普及,加上變壓吸附、膜制氮技術成熟,基本形成以托輥式網帶爐為主流,配合氮基保護氣氛的中小型汽車軸承熱處置淬回火生產模式,其主要優點為生產效率高,能耗低。對于大型汽車軸承,較多采用的輥棒爐、多用爐和轉底爐。原來的老式新鮮設備如箱式爐、鹽浴爐、鼓型爐和仿蘇K式空氣加熱爐已基本淘汰。
2.退火設備
退火后可實現少、無氧化, 維護氣氛退火能耗低。對提高軸承零件的資料利用率有重大的保證作用。由于目前國內精鍛技術在軸承生產中很少使用,限制了維護氣氛退火的推廣。從長遠考慮,精鍛技術+維護氣氛退火的節能節材工藝流程,今后軸承退火的發展方向。
3.從維護氣氛向可控氣氛過渡
這點已充分被軸承生產廠家還只停留在維護氣氛”少氧化”加熱, 少無氧化加熱”具有能耗低、熱處置質量穩定等特點。采用99.8%以上氮氣+甲醇或只通入甲醇作為維護氣氛,爐內碳勢不控制,熱處置后零件有少量脫碳層,基本可以滿足磨削要求。但在倒角、油溝等不磨削位置仍有殘留脫碳層,特別對滾動體的使用壽命還是有一定的影響。目前國外先進企業已全面推廣“可控氣氛”無氧化”加熱,采用高純氮氣+丙烷,爐內碳勢可控制,保證爐內氣氛的碳勢與加工零件含碳量基本一致,確保加工零件無氧化。
4.單線計算機控制向集中計算機控制過渡
汽車軸承熱處置設備已可基本實現單條生產線的計算機控制, 隨著計算機技術的普及。對熱處置過程參數的精確控制有很大的保證作用。


