接近最終外形的導(dǎo)軌熱軋的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種制造用于直線滾動(dòng)軸承的導(dǎo)軌(11)的方法，其中提供鋼質(zhì)條坯(12)，它具有恒定的初始橫截面形狀(13)并具有至少10米的長(zhǎng)度，其中它至少在局部是可硬化的，并且該條坯(12)以恒定的輸送速度被先后引導(dǎo)經(jīng)過(guò)加熱裝置(15)和軋制設(shè)備(16)，其中該條坯(12)在該加熱裝置(15)中被加熱到奧氏體化溫度，在該奧氏體化溫度在鋼中存在奧氏體組織，其中該條坯在該軋制設(shè)備中被塑性變形，直至軋制設(shè)備(16)終點(diǎn)處的該條坯(12)的溫度很高，從而存在奧氏體組織。按照本發(fā)明該條坯(12)直接在它已穿過(guò)該軋制設(shè)備(16)之后被冷卻，從而在其可硬化區(qū)域內(nèi)生成馬氏體組織，其中該條坯(12)接著被磨削(20)以獲得成品導(dǎo)軌(12)，其中在所述塑性變形(16)和所述磨削(20)之間在該導(dǎo)軌(12)的磨削表面上不發(fā)生進(jìn)一步的改變形狀的加工。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
接近最終外形的導(dǎo)軌熱軋
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的導(dǎo)軌制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在DE102008008632A1中，作為現(xiàn)有技術(shù)描述了用于直線滾動(dòng)軸承的導(dǎo)軌的制造方法。在此，坯料先被熱乳，從而它通過(guò)塑性變形獲得接近導(dǎo)軌最終橫截面形狀的橫截面形狀。一般，該坯料由可硬化的鋼構(gòu)成，從而成品導(dǎo)軌的工作面具有足夠高的硬度。坯料在熱乳之后被熱處理，從而它未被硬化以便能進(jìn)行進(jìn)一步的制造步驟。所述制造步驟包含冷拔加工，此時(shí)坯料橫截面形狀通過(guò)室溫塑性變形被改變，從而它接近導(dǎo)軌的最終橫截面形狀，除了經(jīng)濟(jì)的磨削余量外。經(jīng)過(guò)冷拔的坯料一般被邊緣層硬化，做法是其邊緣區(qū)借助感應(yīng)加熱裝置被加熱到奧氏體化溫度，在這里，它們隨后被淬火而生成馬氏體組織。被硬化的坯料隨后被磨削以獲得成品導(dǎo)軌。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于所提出的制造方法的成本比較低。
[0004]根據(jù)本發(fā)明，提出一種制造用于直線滾動(dòng)軸承的導(dǎo)軌的方法，在此，提供具有恒定的初始橫截面狀的鋼質(zhì)條坯，其中它具有至少10米長(zhǎng)度，它至少在局部可被硬化，其中該條坯以恒定的輸送速度被先后引導(dǎo)經(jīng)過(guò)加熱裝置和乳制設(shè)備，該條坯在該加熱裝置中被加熱到奧氏體化溫度，在奧氏體化溫度在鋼中存在奧氏體組織，其中該條坯在該乳制設(shè)備中被塑性變形，直到乳制設(shè)備末尾的條坯溫度高到存在奧氏體組織的程度，其中該條坯直接在已穿過(guò)乳制設(shè)備之后被冷卻，從而在其可硬化區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)馬氏體組織，其中該條坯隨后被磨削以獲得成品導(dǎo)軌，其中在所述塑性變形和磨削之間在導(dǎo)軌的磨削表面上不發(fā)生進(jìn)一步的改變形狀的加工。就是說(shuō)，不同于現(xiàn)有技術(shù)，該條坯已經(jīng)直接在熱乳之后被硬化，在此，熱乳所需的熱被充分利用。完全省掉冷拔加工步驟。
[0005]作為鋼，優(yōu)選采用可硬化的鋼例如C45E或56NiCrMoV7。但也可以想到采用滲碳鋼，其只能在滲碳表面區(qū)內(nèi)被硬化。所述鋼種是優(yōu)選的，從而在熱處理之后存在純相的馬氏體組織。所述組織應(yīng)該最好是細(xì)針狀的，沒(méi)有粗大晶粒形成且還沒(méi)有裂紋網(wǎng)。
[0006]只要提到長(zhǎng)度至少為10米的條坯，其應(yīng)該尤其是指這樣的條坯，它在之前的方法步驟中未被斷開(kāi)地制造。人們也說(shuō)是連續(xù)條坯，在此顯然條坯長(zhǎng)度由所述在前方法步驟的有限運(yùn)行時(shí)間限定。
[0007]所提出的冷卻可以根據(jù)所用的鋼種通過(guò)在環(huán)境空氣中的不可控冷卻或者通過(guò)尤其在采用冷卻裝置的情況下的可控冷卻來(lái)完成。在此，可以通過(guò)優(yōu)選的可控冷卻來(lái)如此調(diào)節(jié)冷卻時(shí)的溫度變化過(guò)程，從而在馬氏體生成時(shí)出現(xiàn)盡量小的條坯翹曲。
[0008]在從屬權(quán)利要求中給出了本發(fā)明的有利改進(jìn)和改善方案。
[0009]所提供的條坯可以具有圓形的初始橫截面形狀，其直徑在20毫米至90毫米之間。最好想到采用熱乳線材作為條坯。最優(yōu)選的是切削加工所述線材的表面，尤其借助去荒皮和/或磨削。由此去除所提供的條坯的以下區(qū)域，其能在熱乳后具有表面瑕疵或者其碳含量不希望地改變，尤其是減小。
[0010]可以提供連續(xù)的條坯，做法是連續(xù)有限的條坯段在末端被焊接在一起。最好想到所述有限段以卷繞成卷或盤(pán)卷形式提供，在此，它們?cè)诤附又氨煌司聿⒈粡澇晒P直形狀。此時(shí)出現(xiàn)的材料應(yīng)力通過(guò)隨后進(jìn)行的加熱至奧氏體化溫度與隨之而來(lái)的再結(jié)晶過(guò)程被消除。
[0011]相應(yīng)的焊點(diǎn)可以在磨削前從條坯上被切除，在這里，它們未被用來(lái)制造導(dǎo)軌。在焊點(diǎn)區(qū)域內(nèi)必須考慮成品導(dǎo)軌質(zhì)量降低，因?yàn)檫@些段在一開(kāi)始就被拋棄，在此，鋼材料最好被再用。最好想到如此選擇焊點(diǎn)間距，即其略微大于在所提出的方法末尾時(shí)在一個(gè)工序被磨削的條坯段的長(zhǎng)度的整數(shù)倍。
[0012]在加熱裝置中可以發(fā)生條坯的磁加熱和/或感應(yīng)加熱和/或傳導(dǎo)加熱。感應(yīng)加熱最好以調(diào)頻方式發(fā)生。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，磁加熱與隨后的低頻感應(yīng)加熱相組合。所提出的所有加熱形式的共同點(diǎn)是加熱很迅速地發(fā)生。此時(shí)要注意，條坯從加熱裝置起點(diǎn)被送至乳制設(shè)備終點(diǎn)的時(shí)間依據(jù)原理是很短的。就是說(shuō)，條坯只經(jīng)過(guò)很短的時(shí)間具有高的奧氏體化溫度。與此相應(yīng)，在條坯的近表面層內(nèi)的碳能與環(huán)境空氣化學(xué)反應(yīng)的時(shí)間很短。因此肯定出現(xiàn)很弱的冷卻。通過(guò)在加熱設(shè)備和/或乳制設(shè)備區(qū)域內(nèi)使用保護(hù)氣氛，可以將條坯表面的不希望有的改變減至最低程度。
[0013]該加熱裝置可以在條坯的整個(gè)橫截面范圍內(nèi)將條坯加熱到至少等于所述奧氏體化溫度的溫度。與此相應(yīng)，在乳制設(shè)備中在條坯內(nèi)出現(xiàn)低的材料應(yīng)力。不用擔(dān)心條坯翹曲。要注意的是，條坯在傳統(tǒng)制造方法范圍內(nèi)的感應(yīng)加熱中只在表面被加熱到奧氏體化溫度。
[0014]條坯在加熱裝置中優(yōu)選最多被加熱到其熔化溫度的2/3。由此，可以在乳制設(shè)備內(nèi)制造條坯的很精確的橫截面形狀。要注意的是，當(dāng)在條坯的最終磨削范圍內(nèi)只進(jìn)行很輕微的材料去除時(shí)，本發(fā)明方法的經(jīng)濟(jì)性被提高。與此相應(yīng)優(yōu)選的是在乳制設(shè)備中制造很精確的且非常接近所期望的導(dǎo)軌最終形狀的導(dǎo)軌橫截面形狀。
[0015]乳制設(shè)備可具有多架乳機(jī)機(jī)架。全部所需的塑性變形最好被均勻劃分給多架乳機(jī)機(jī)架，以便在每架乳機(jī)機(jī)架中只進(jìn)行很小的塑性變形，上述塑性變形反而能很精確進(jìn)行。最好在輸送方向上排最后的乳機(jī)機(jī)架中發(fā)生比在輸送方向上排第一的乳機(jī)機(jī)架上的塑性變形小、優(yōu)選小許多的塑性變形。各個(gè)乳機(jī)機(jī)架最好分別具有單獨(dú)的轉(zhuǎn)速可控的驅(qū)動(dòng)裝置。該驅(qū)動(dòng)裝置最優(yōu)選地包括電動(dòng)機(jī)且尤其是同步電動(dòng)機(jī)。在驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速控制中優(yōu)選作為被調(diào)參量最好考慮在輸送方向上作用于條坯上的力。最好使條坯處于拉應(yīng)力。所述力最好在考慮驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和/或電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電流的情況下被考慮進(jìn)來(lái)。
[0016]在條坯磨削時(shí)被除去的磨削余量最好最大等于0.5_。
[0017]所提供的條坯可以在表面具有比在內(nèi)部更高的碳含量。最好達(dá)到所述材料狀態(tài)，做法是該條坯被滲碳。即，它最好被封在含碳環(huán)境中尤其在碳粉末中并在那里被熱處理。
[0018]顯然，前述的和以后還要說(shuō)明的特征不僅可按照各自所指出的組合方式來(lái)使用，也可按照其它組合方式或單獨(dú)來(lái)使用，而沒(méi)有脫離本發(fā)明范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0019]以下將結(jié)合附圖來(lái)詳述本發(fā)明，其中: 圖1是本發(fā)明的方法過(guò)程的極其示意性的視圖，
圖2示出乳制條坯的橫截面，
圖3是鋼56Ni CRMoV7的連續(xù)的時(shí)間-溫度-轉(zhuǎn)變曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]圖1示出本發(fā)明的方法過(guò)程的極其示意性的視圖。該方法如此開(kāi)始，提供最好具有圓形的初始橫截面形狀13的條坯12，其直徑在20毫米至90毫米之間。條坯12首先被引導(dǎo)經(jīng)過(guò)例如感應(yīng)工作的加熱裝置15。相應(yīng)的電線圈像螺紋那樣圍繞條坯12。線圈被饋給交流電流，交流電流在條坯12內(nèi)感生渦電流。與所述渦電流相關(guān)的條坯12的歐姆電組導(dǎo)致條坯快速變熱。渦電流的分布和進(jìn)而溫度分布可以借助所饋給的交變電流的頻率和感應(yīng)線圈形狀被影響。在高頻情況下，主要在條坯12的表面發(fā)生加熱。條坯12最好在其整個(gè)橫截面范圍內(nèi)被加熱到奧氏體化溫度，從而在整個(gè)橫截面存在可良好塑性變形的奧氏體組織。
[0021]接著，條坯12被引導(dǎo)經(jīng)過(guò)乳制設(shè)備16。與視圖不同地，實(shí)際上設(shè)有多架乳機(jī)機(jī)架，它們?cè)谳斔头较?0上前后布置，在這里，每架乳機(jī)架在條坯12上引起輕微的塑性變形。各個(gè)乳機(jī)機(jī)架的乳輥能從不同側(cè)面加工該條坯12。例如可以想到一架乳機(jī)機(jī)架僅加工側(cè)面21，在此，一架緊隨其后的乳機(jī)機(jī)架僅加工軌頂面和軌底面22、23。尤其在就輸送方向10而言排最后的乳機(jī)機(jī)架中可以想到，總共至少四個(gè)乳輥同時(shí)作用于條坯12，在這里，它們?cè)趯?duì)應(yīng)的四個(gè)側(cè)面21、22、23分別僅引起輕微的塑性變形。在乳制設(shè)備的末尾，條坯12具有用14標(biāo)示的橫截面形狀，該橫截面形狀除了例如0.3毫米的小磨削余量外與磨削20之后的最終橫截面形狀一致。
[0022]在乳制設(shè)備16后，條坯12被引導(dǎo)經(jīng)過(guò)冷卻裝置17。冷卻裝置17可以具有例如多個(gè)噴嘴18，它們呈環(huán)形圍繞條坯12散布。條坯12可以通過(guò)噴嘴18例如被噴灑水或油以便冷卻條坯。此時(shí)可以想到該條坯12在冷卻裝置17終點(diǎn)具有還是明顯高于室溫的溫度，在這里，最終冷卻到室溫發(fā)生在截?cái)嗟膶?dǎo)軌12在磨削之前被暫時(shí)存放的時(shí)間內(nèi)。
[0023]切割裝置19與冷卻裝置相連，例如快速回轉(zhuǎn)的切割砂輪，其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線27平行于條坯12或輸送方向10取向。利用切割裝置19，有限的條坯12段被截?cái)?，它們能在磨削機(jī)中被良好加工。一般，這些塊6米長(zhǎng)。
[0024]在切斷之后，這些條坯段在多臺(tái)不同的砂輪機(jī)或磨削裝置上被磨削。此時(shí)如此選擇砂輪機(jī)數(shù)量，即該方法能連續(xù)進(jìn)行，而沒(méi)有集中在切割裝置19后未被加工的條坯段且沒(méi)有保持若干砂輪機(jī)未被使用。在圖1中通過(guò)兩個(gè)成形砂輪20簡(jiǎn)化示出所述砂輪機(jī)。
[0025]圖2示出乳制條坯12的橫截面14。橫截面形狀14關(guān)于對(duì)稱(chēng)平面25是鏡像對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)的。軌頂面22在乳制之后還是略微凸起，在這里，它在磨削中被磨平。在兩個(gè)側(cè)面21上各有兩個(gè)用于滾子的滾道24。在成品導(dǎo)軌中尤其重要的是滾道24被硬化以便相應(yīng)的直線滾動(dòng)軸承具有長(zhǎng)使用壽命。在此示出了用于球形滾子的凹彎形滾道24。但本發(fā)明的方法也可以被用于圓柱形滾子的平面滾道。利用本發(fā)明的方法，原則上可以任意制造許多滾道24。在最終磨削的范圍內(nèi)，尤其以很高的精度加工滾道24，以便成品的直線滾動(dòng)軸承具有高的導(dǎo)向精度。
[0026]還要指出在導(dǎo)軌的軌底面23上的支承區(qū)26。導(dǎo)軌在安裝狀態(tài)下以支承區(qū)26貼靠上級(jí)部件。如所示，支承區(qū)26在乳制后不是完全平的。這種不平度在最后的磨削作業(yè)范圍內(nèi)被消除。
[0027]圖3示出鋼56NiCRMoV7的連續(xù)的時(shí)間-溫度-轉(zhuǎn)變曲線圖，其單純示例性地適用于執(zhí)行本發(fā)明的方法。在橫軸上以對(duì)數(shù)形式畫(huà)出以秒計(jì)的冷卻時(shí)間t。在豎軸上畫(huà)出按照攝氏的度的條坯溫度T。在所述曲線圖中記錄了典型的兩條冷卻曲線31、32，它們出現(xiàn)在當(dāng)人們以不同的強(qiáng)度冷卻條坯時(shí)。冷卻曲線31、32分別以冷卻時(shí)間t8/5為特點(diǎn)，它表示以秒計(jì)的溫度從8000C降至5000C的持續(xù)時(shí)間。另外，畫(huà)出了馬氏體線30，它在此處于245 °C。線30將用A表示的存在奧氏體組織的區(qū)域與用M表示的存在馬氏體組織的區(qū)域分開(kāi)。
[0028]在冷卻過(guò)程的工藝控制中最好注意不進(jìn)行低于馬氏體線30的緩冷，以便盡量不形成碳化物析出。這種緩冷退火作用造成硬度降低并且在與組織中的微內(nèi)應(yīng)力相互作用中促成微裂紋的生成。
[0029]在馬氏體線30上方的冷卻沒(méi)有什么重要意義，因?yàn)榫拖裨诶?8NiCrMoV7中示出地，碳在過(guò)冷馬氏體中保持溶解。
[0030]在860°C奧氏體化后，通過(guò)t8/5=7.5秒獲得具有770HV硬度的馬氏體(第一冷卻曲線31)。在略高于馬氏體線30的400秒保溫時(shí)間以及如根據(jù)第一冷卻曲線31的進(jìn)一步冷卻之后，出現(xiàn)就像在第一冷卻曲線31中那樣的硬度。后述的冷卻過(guò)程用第三冷卻曲線33示出。在圖3中的外表看起來(lái)不同的第一和第三冷卻曲線31、33歸結(jié)于對(duì)數(shù)的比例。根據(jù)第二冷卻曲線32的具有t8/5=153秒的冷卻導(dǎo)致較低的硬度。如果現(xiàn)在所述冷卻從280°C起根據(jù)第三冷卻曲線33被加速，則硬度又變高。
[0031]對(duì)于也適于執(zhí)行本發(fā)明方法的鋼C45E，原則上也出現(xiàn)參照?qǐng)D3所示的情況。
[0032]為了簡(jiǎn)化從乳制熱起的溫度控制，此時(shí)也能以碳含量較低的鋼為出發(fā)點(diǎn)。在熱乳線材(表面瑕疵、直徑、脫碳和/或滲碳)的相應(yīng)預(yù)處理之后，例如又可以使線材處于卷狀。經(jīng)過(guò)表面處理的乳制線材的卷材可以通過(guò)簡(jiǎn)單方式被熱處理，即接受近表面層的化學(xué)改性。最好可通過(guò)滲碳來(lái)提高鋼的碳含量，從而在從乳制熱起的相應(yīng)冷卻中存在邊緣層硬化的構(gòu)件，其可以被用作軌道型材的備料。碳含量以及滲碳硬度深度被如此調(diào)節(jié)，即，滿(mǎn)足在承受滾動(dòng)負(fù)荷的構(gòu)件上的所說(shuō)明的條件。這種經(jīng)過(guò)熱處理的卷材(表面經(jīng)過(guò)化學(xué)改性)的工藝加工與所述過(guò)程相同。
[0033]在兩種情況下，可以如此選擇熱乳硬化的導(dǎo)軌備料的加工余量，即根據(jù)需要可以使用簡(jiǎn)單的機(jī)械加工處理(銑削、刨削、剃削、磨削...)，以便有目的地調(diào)節(jié)在導(dǎo)軌型材上的未被熱處理的區(qū)域。
[0034]附圖標(biāo)記列表 t冷卻時(shí)間
T溫度 1輸送方向 11導(dǎo)軌 12條坯
13初始橫截面形狀 14乳制橫截面形狀
15加熱裝置 16乳制設(shè)備17冷卻裝置18噴嘴19切割裝置20磨削裝置21導(dǎo)軌側(cè)面22導(dǎo)軌軌頂面23導(dǎo)軌軌底面24滾道25對(duì)稱(chēng)平面26支承區(qū)27轉(zhuǎn)動(dòng)軸線30馬氏體線31第一冷卻曲線32第二冷卻曲線33第三冷卻曲線
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制造用于直線滾動(dòng)軸承的導(dǎo)軌(11)的方法，其中提供鋼質(zhì)條坯(12)，它具有恒定的初始橫截面形狀(13)并具有至少10米的長(zhǎng)度，其中它至少在局部是可硬化的，并且該條坯(12)以恒定的輸送速度被先后引導(dǎo)經(jīng)過(guò)加熱裝置(15)和乳制設(shè)備(16)，其中該條坯(12)在該加熱裝置(15)中被加熱到奧氏體化溫度，在該奧氏體化溫度在鋼中存在奧氏體組織，其中該條坯在該乳制設(shè)備中被塑性變形，其中直到乳制設(shè)備(16)終點(diǎn)處的該條坯(12)的溫度很高，從而存在奧氏體組織，其中該條坯(12)直接在它已穿過(guò)該乳制設(shè)備(16)之后被冷卻，從而在其可硬化區(qū)域內(nèi)生成馬氏體組織，其中該條坯(12)接著被磨削(20)以獲得成品導(dǎo)軌(12)，其中在所述塑性變形(16)和所述磨削(20)之間在該導(dǎo)軌(12)的磨削表面上不發(fā)生進(jìn)一步的改變形狀的加工。2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征是，所提供的條坯具有圓形的初始橫截面形狀(13)，它的直徑在20毫米至90毫米之間。3.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征是，提供不中斷的條坯(12)，做法是連續(xù)有限的條坯段在末端被焊接在一起。4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征是，所述相應(yīng)的焊點(diǎn)在磨削(20)前從該條坯被切掉，其中它們不會(huì)被用于制造導(dǎo)軌(12)。5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征是，在該加熱裝置(15)內(nèi)發(fā)生該條坯(12)的磁加熱和/或感應(yīng)加熱和/或傳導(dǎo)加熱。6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征是，該加熱裝置(15)在該條坯的整個(gè)橫截面將該條坯加熱到至少等于所述奧氏體化溫度的溫度。7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征是，該條坯(12)在該加熱裝置(15)中最高被加熱到其熔化溫度的2/3。8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征是，該乳制設(shè)備(16)有多架乳機(jī)機(jī)架。9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征是，在條坯最終磨削(20)時(shí)被去除的磨削余量最大為0.5毫米。10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征是，所提供的條坯(12)在表面具有比在內(nèi)部更高的碳含量。
【文檔編號(hào)】B21B1/18GK106061636SQ201580011971
【公開(kāi)日】2016年10月26日
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