載重汽車輪轂軸承是應用于新型十六噸載重汽車前輪上的，是國內首家把第二代汽車輪轂軸承產品系列應用于國產載重汽車，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，要求表面感應淬火，其是輪轂軸承單元產品加工的一道關鍵工序，為此開展對其的試驗具有非常重要的意義。

1.感應淬火試驗

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

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

試驗方法為：初步確定工藝參數、設計感應器→對工件進行感應加熱淬火→檢測工件淬火結果→根據工件檢測結果→改進工藝參數、改進感應器結構→再次對工件進行感應加熱淬火試驗。

采用車工廢套圈進行單滾道仿形感應淬火試驗，根據試驗結果確定工藝參數,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
工藝參數	6000	100～140	6	8	0.4%聚乙烯醇

2.試驗結果

采用一個單滾道感應器進行樣圈的感應淬火工藝試驗，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果如下：

（1）淬硬層深度

兩滾道感應淬火硬化層深度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，重新對感應器的結構進行改進，且調整了加熱時間等工藝參數，又進行了工藝試驗，試驗結果為淬硬層深度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

感應淬火工藝試驗后檢查樣圈表面硬度為60～61HRC。

（3）裂紋

感應淬火工藝試驗后用著色法檢查裂紋，結果無裂紋。

（4）金相組織

按JB/T9204-2008標準檢驗，符合要求。

（5）尺寸

測量樣圈感應淬火工藝試驗前、后尺寸，見表2。感應淬火后滾道橢圓≤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.結語

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

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