[發明專利]一種高性能軸承鋼球球坯的鍛造方法

有效

• 申請號: 202110908730.1
• 申請日: 2021-08-09
• 公開（公告）號: CN113579139B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 宗影影;周鵬文;龔雪冬;姜宏偉;邵斌;楊萬里;童銳;單德彬;郭斌
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B21J5/02
• 分類號: B21J5/02;B21J13/02;B21J3/00;B21K1/02;B21K27/02;B23P15/00
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 侯靜

一種高性能軸承鋼球球坯的鍛造方法，本發明屬于鋼球零件鍛造領域。本發明要解決現有鍛造技術難以解決球坯兩極和飛邊處流線大量露頭、無法控制飛邊尺寸的問題。對比原工藝下料、加熱、鍛造的基礎上，本發明增加了預鍛和潤滑，采用方法：一、下料；二、預鍛；三、終鍛。本發明用于軸承鋼球球坯的鍛造。

技術領域

本發明屬于鋼球零件鍛造領域。

背景技術

軸承鋼球作為機械基礎部件，廣泛應用于汽車、高鐵、風電、精密機床以及航空航天等各個領域中。球坯成形作為鋼球制造的中心環節，其成形工藝對鋼球的組織結構、流線分布影響極大。球坯的成形工藝方案一般可分為鍛造和斜軋兩大類。斜軋由于工藝本身存在的曼徹斯特效應，心部易產生疏松和孔洞，不適用于高端軸承鋼球的制造。鍛造所得鋼球具有組織致密，無心部疏松等特點，是高端軸承鋼球的主要加工方式。

現有鍛造工藝需先將圓棒料進行剪斷，獲得等長度的圓柱段坯料，對圓柱段坯料直接進行鍛壓成形獲得球坯。該變形過程中往往先產生飛邊，金屬受飛邊阻力作用，填充滿上下型腔，形成兩極。因此，這種工藝無法對飛邊尺寸進行有效控制，球坯飛邊尺寸過大，導致后續精加工的工作量增加，降低生產效率。此外，球坯兩極區域由原圓柱體坯料的上下端面形成，原端面的流線露頭導致該區域流線往往垂直球坯表面，造成流線露頭；對飛邊部分的加工也會導致這一區域流線被切割，產生流線露頭現象。流線的大量露頭往往導致軸承鋼球的抗腐蝕和抗疲勞性能的下降，影響鋼球使用壽命。

發明內容

本發明要解決現有鍛造技術難以解決球坯兩極和飛邊處流線大量露頭、無法控制飛邊尺寸的問題，而提供一種高性能軸承鋼球球坯的鍛造方法。

一種高性能軸承鋼球球坯的鍛造方法，它是按照以下步驟進行：

一、下料：

對圓棒料進行切割，得到圓柱形料段，對圓柱形料段上下端面進行磨削，保證料段長度在公差范圍內，然后對上下端面進行倒角，得到加工后的料段，將加工后的料段加熱至900℃～1100℃并保溫，得到加熱后的料段；

所述的倒角角度為步驟二中所述的錐形預鍛模具型腔中的錐角角度一半；所述的加工后的料段質量等于步驟三制備的軸承鋼球球坯質量；

二、預鍛：

在預鍛之前，在錐形預鍛模具型腔內部涂抹潤滑劑，并設置熱鍛機的預鍛壓下量，將加熱后的料段快速轉移至錐形預鍛模具型腔中，放置時，料段倒角側面與錐形預鍛模具型腔內壁相貼合，采用熱鍛機預鍛成形，得到預鍛坯料；

所述的錐形預鍛模具型腔中的錐角為30°～60°；所述的預鍛成形過程中壓下量為步驟一中加工后的料段高度的20％～35％；所述的預鍛坯料為上下端面為圓臺形的圓柱形坯料；

三、終鍛：

終鍛前，在球形模具型腔內部涂抹潤滑劑，并設置熱鍛機的終鍛壓下量，保證軸承鋼球球坯的飛邊高度小于軸承鋼球球坯直徑的2.2％；將預鍛坯料快速轉移至球形模具型腔中進行終鍛，得到軸承鋼球球坯，即完成一種高性能軸承鋼球球坯的鍛造方法。

本發明的有益效果是：

本發明在鋼球鍛造工藝中設置預鍛工序，一方面使料段的上下端面的表面積明顯減小，從而有效減小終鍛成形后球坯兩極處的流線露頭區域，另一方面，預鍛坯料上下端面的內凹促進終鍛過程金屬向中心流動，進一步縮小流線露頭區域面積，減小流線露頭區域的金屬流線同球坯表面的夾角，從而優化兩極區域的流線分布情況。

本發明通過預鍛工序改變了坯料形狀，從而改變了終鍛成形過程金屬的填充順序，避免原工藝在飛邊處先成形的趨勢，有效減小飛邊尺寸，軸承鋼球球坯的飛邊高度可控制在小于球坯直徑的2.2％。

本發明能減小飛邊尺寸，改善所得球坯的兩極處流線露頭情況，使鋼球球坯保持較好的鍛造流線，大大提升軸承鋼球球坯的抗疲勞性能，提高使用壽命。