接近最終外形的導軌熱軋的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制造用于直線滾動軸承的導軌(11)的方法，其中提供鋼質條坯(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經過加熱裝置(15)和軋制設備(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備中被塑性變形，直至軋制設備(16)終點處的該條坯(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)直接在它已穿過該軋制設備(16)之后被冷卻，從而在其可硬化區(qū)域內生成馬氏體組織，其中該條坯(12)接著被磨削(20)以獲得成品導軌(12)，其中在所述塑性變形(16)和所述磨削(20)之間在該導軌(12)的磨削表面上不發(fā)生進一步的改變形狀的加工。
【專利說明】
接近最終外形的導軌熱軋
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及根據權利要求1的前序部分的導軌制造方法。
【背景技術】
[0002]在DE102008008632A1中，作為現有技術描述了用于直線滾動軸承的導軌的制造方法。在此，坯料先被熱乳，從而它通過塑性變形獲得接近導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成，從而成品導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行進一步的制造步驟。所述制造步驟包含冷拔加工，此時坯料橫截面形狀通過室溫塑性變形被改變，從而它接近導軌的最終橫截面形狀，除了經濟的磨削余量外。經過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軌。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的優(yōu)點在于所提出的制造方法的成本比較低。
[0004]根據本發(fā)明，提出一種制造用于直線滾動軸承的導軌的方法，在此，提供具有恒定的初始橫截面狀的鋼質條坯，其中它具有至少10米長度，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經過加熱裝置和乳制設備，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備中被塑性變形，直到乳制設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乳制設備之后被冷卻，從而在其可硬化區(qū)域內出現馬氏體組織，其中該條坯隨后被磨削以獲得成品導軌，其中在所述塑性變形和磨削之間在導軌的磨削表面上不發(fā)生進一步的改變形狀的加工。就是說，不同于現有技術，該條坯已經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。所述組織應該最好是細針狀的，沒有粗大晶粒形成且還沒有裂紋網。
[0006]只要提到長度至少為10米的條坯，其應該尤其是指這樣的條坯，它在之前的方法步驟中未被斷開地制造。人們也說是連續(xù)條坯，在此顯然條坯長度由所述在前方法步驟的有限運行時間限定。
[0007]所提出的冷卻可以根據所用的鋼種通過在環(huán)境空氣中的不可控冷卻或者通過尤其在采用冷卻裝置的情況下的可控冷卻來完成。在此，可以通過優(yōu)選的可控冷卻來如此調節(jié)冷卻時的溫度變化過程，從而在馬氏體生成時出現盡量小的條坯翹曲。
[0008]在從屬權利要求中給出了本發(fā)明的有利改進和改善方案。
[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卷形式提供，在此，它們在焊接之前被退卷并被彎成筆直形狀。此時出現的材料應力通過隨后進行的加熱至奧氏體化溫度與隨之而來的再結晶過程被消除。
[0011]相應的焊點可以在磨削前從條坯上被切除，在這里，它們未被用來制造導軌。在焊點區(qū)域內必須考慮成品導軌質量降低，因為這些段在一開始就被拋棄，在此，鋼材料最好被再用。最好想到如此選擇焊點間距，即其略微大于在所提出的方法末尾時在一個工序被磨削的條坯段的長度的整數倍。
[0012]在加熱裝置中可以發(fā)生條坯的磁加熱和/或感應加熱和/或傳導加熱。感應加熱最好以調頻方式發(fā)生。在一個優(yōu)選實施方式中，磁加熱與隨后的低頻感應加熱相組合。所提出的所有加熱形式的共同點是加熱很迅速地發(fā)生。此時要注意，條坯從加熱裝置起點被送至乳制設備終點的時間依據原理是很短的。就是說，條坯只經過很短的時間具有高的奧氏體化溫度。與此相應，在條坯的近表面層內的碳能與環(huán)境空氣化學反應的時間很短。因此肯定出現很弱的冷卻。通過在加熱設備和/或乳制設備區(qū)域內使用保護氣氛，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橫截面范圍內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，在乳制設備中在條坯內出現低的材料應力。不用擔心條坯翹曲。要注意的是，條坯在傳統(tǒng)制造方法范圍內的感應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，可以在乳制設備內制造條坯的很精確的橫截面形狀。要注意的是，當在條坯的最終磨削范圍內只進行很輕微的材料去除時，本發(fā)明方法的經濟性被提高。與此相應優(yōu)選的是在乳制設備中制造很精確的且非常接近所期望的導軌最終形狀的導軌橫截面形狀。
[0015]乳制設備可具有多架乳機機架。全部所需的塑性變形最好被均勻劃分給多架乳機機架，以便在每架乳機機架中只進行很小的塑性變形，上述塑性變形反而能很精確進行。最好在輸送方向上排最后的乳機機架中發(fā)生比在輸送方向上排第一的乳機機架上的塑性變形小、優(yōu)選小許多的塑性變形。各個乳機機架最好分別具有單獨的轉速可控的驅動裝置。該驅動裝置最優(yōu)選地包括電動機且尤其是同步電動機。在驅動裝置的轉速控制中優(yōu)選作為被調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力。所述力最好在考慮驅動裝置的驅動轉矩和/或電動機驅動電流的情況下被考慮進來。
[0016]在條坯磨削時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部更高的碳含量。最好達到所述材料狀態(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明的特征不僅可按照各自所指出的組合方式來使用，也可按照其它組合方式或單獨來使用，而沒有脫離本發(fā)明范圍。
【附圖說明】
[0019]以下將結合附圖來詳述本發(fā)明，其中: 圖1是本發(fā)明的方法過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)的時間-溫度-轉變曲線圖。
【具體實施方式】
[0020]圖1示出本發(fā)明的方法過程的極其示意性的視圖。該方法如此開始，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首先被引導經過例如感應工作的加熱裝置15。相應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內感生渦電流。與所述渦電流相關的條坯12的歐姆電組導致條坯快速變熱。渦電流的分布和進而溫度分布可以借助所饋給的交變電流的頻率和感應線圈形狀被影響。在高頻情況下，主要在條坯12的表面發(fā)生加熱。條坯12最好在其整個橫截面范圍內被加熱到奧氏體化溫度，從而在整個橫截面存在可良好塑性變形的奧氏體組織。
[0021]接著，條坯12被引導經過乳制設備16。與視圖不同地，實際上設有多架乳機機架，它們在輸送方向10上前后布置，在這里，每架乳機架在條坯12上引起輕微的塑性變形。各個乳機機架的乳輥能從不同側面加工該條坯12。例如可以想到一架乳機機架僅加工側面21，在此，一架緊隨其后的乳機機架僅加工軌頂面和軌底面22、23。尤其在就輸送方向10而言排最后的乳機機架中可以想到，總共至少四個乳輥同時作用于條坯12，在這里，它們在對應的四個側面21、22、23分別僅引起輕微的塑性變形。在乳制設備的末尾，條坯12具有用14標示的橫截面形狀，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]在乳制設備16后，條坯12被引導經過冷卻裝置17。冷卻裝置17可以具有例如多個噴嘴18，它們呈環(huán)形圍繞條坯12散布。條坯12可以通過噴嘴18例如被噴灑水或油以便冷卻條坯。此時可以想到該條坯12在冷卻裝置17終點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)生在截斷的導軌12在磨削之前被暫時存放的時間內。
[0023]切割裝置19與冷卻裝置相連，例如快速回轉的切割砂輪，其轉動軸線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段被截斷，它們能在磨削機中被良好加工。一般，這些塊6米長。
[0024]在切斷之后，這些條坯段在多臺不同的砂輪機或磨削裝置上被磨削。此時如此選擇砂輪機數量，即該方法能連續(xù)進行，而沒有集中在切割裝置19后未被加工的條坯段且沒有保持若干砂輪機未被使用。在圖1中通過兩個成形砂輪20簡化示出所述砂輪機。
[0025]圖2示出乳制條坯12的橫截面14。橫截面形狀14關于對稱平面25是鏡像對稱設計的。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。在兩個側面21上各有兩個用于滾子的滾道24。在成品導軌中尤其重要的是滾道24被硬化以便相應的直線滾動軸承具有長使用壽命。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，尤其以很高的精度加工滾道24，以便成品的直線滾動軸承具有高的導向精度。
[0026]還要指出在導軌的軌底面23上的支承區(qū)26。導軌在安裝狀態(tài)下以支承區(qū)26貼靠上級部件。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)范圍內被消除。
[0027]圖3示出鋼56NiCRMoV7的連續(xù)的時間-溫度-轉變曲線圖，其單純示例性地適用于執(zhí)行本發(fā)明的方法。在橫軸上以對數形式畫出以秒計的冷卻時間t。在豎軸上畫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，它們出現在當人們以不同的強度冷卻條坯時。冷卻曲線31、32分別以冷卻時間t8/5為特點，它表示以秒計的溫度從8000C降至5000C的持續(xù)時間。另外，畫出了馬氏體線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。
[0028]在冷卻過程的工藝控制中最好注意不進行低于馬氏體線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應力相互作用中促成微裂紋的生成。
[0029]在馬氏體線30上方的冷卻沒有什么重要意義，因為就像在例子58NiCrMoV7中示出地，碳在過冷馬氏體中保持溶解。
[0030]在860°C奧氏體化后，通過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秒保溫時間以及如根據第一冷卻曲線31的進一步冷卻之后，出現就像在第一冷卻曲線31中那樣的硬度。后述的冷卻過程用第三冷卻曲線33示出。在圖3中的外表看起來不同的第一和第三冷卻曲線31、33歸結于對數的比例。根據第二冷卻曲線32的具有t8/5=153秒的冷卻導致較低的硬度。如果現在所述冷卻從280°C起根據第三冷卻曲線33被加速，則硬度又變高。
[0031]對于也適于執(zhí)行本發(fā)明方法的鋼C45E，原則上也出現參照圖3所示的情況。
[0032]為了簡化從乳制熱起的溫度控制，此時也能以碳含量較低的鋼為出發(fā)點。在熱乳線材(表面瑕疵、直徑、脫碳和/或滲碳)的相應預處理之后，例如又可以使線材處于卷狀。經過表面處理的乳制線材的卷材可以通過簡單方式被熱處理，即接受近表面層的化學改性。最好可通過滲碳來提高鋼的碳含量，從而在從乳制熱起的相應冷卻中存在邊緣層硬化的構件，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節(jié)，即，滿足在承受滾動負荷的構件上的所說明的條件。這種經過熱處理的卷材(表面經過化學改性)的工藝加工與所述過程相同。
[0033]在兩種情況下，可以如此選擇熱乳硬化的導軌備料的加工余量，即根據需要可以使用簡單的機械加工處理(銑削、刨削、剃削、磨削...)，以便有目的地調節(jié)在導軌型材上的未被熱處理的區(qū)域。
[0034]附圖標記列表 t冷卻時間
T溫度 1輸送方向 11導軌 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乳制設備17冷卻裝置18噴嘴19切割裝置20磨削裝置21導軌側面22導軌軌頂面23導軌軌底面24滾道25對稱平面26支承區(qū)27轉動軸線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
【主權項】
1.一種制造用于直線滾動軸承的導軌(11)的方法，其中提供鋼質條坯(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經過加熱裝置(15)和乳制設備(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備中被塑性變形，其中直到乳制設備(16)終點處的該條坯(12)的溫度很高，從而存在奧氏體組織，其中該條坯(12)直接在它已穿過該乳制設備(16)之后被冷卻，從而在其可硬化區(qū)域內生成馬氏體組織，其中該條坯(12)接著被磨削(20)以獲得成品導軌(12)，其中在所述塑性變形(16)和所述磨削(20)之間在該導軌(12)的磨削表面上不發(fā)生進一步的改變形狀的加工。2.根據權利要求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.根據前述權利要求之一的方法，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.根據權利要求3的方法，其特征是，所述相應的焊點在磨削(20)前從該條坯被切掉，其中它們不會被用于制造導軌(12)。5.根據前述權利要求之一的方法，其特征是，在該加熱裝置(15)內發(fā)生該條坯(12)的磁加熱和/或感應加熱和/或傳導加熱。6.根據前述權利要求之一的方法，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.根據前述權利要求之一的方法，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.根據前述權利要求之一的方法，其特征是，該乳制設備(16)有多架乳機機架。9.根據前述權利要求之一的方法，其特征是，在條坯最終磨削(20)時被去除的磨削余量最大為0.5毫米。10.根據前述權利要求之一的方法，其特征是，所提供的條坯(12)在表面具有比在內部更高的碳含量。
【文檔編號】B21B1/18GK106061636SQ201580011971
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年2月26日 公開號201580011971.9, CN 106061636 A, CN 106061636A, CN 201580011971, CN-A-106061636, CN106061636 A, CN106061636A, CN201580011971, CN201580011971.9, PCT/2015/53960, PCT/EP/15/053960, PCT/EP/15/53960, PCT/EP/2015/053960, PCT/EP/2015/53960, PCT/EP15/053960, PCT/EP15/53960, PCT/EP15053960, PCT/EP1553960, PCT/EP2015/053960, PCT/EP2015/53960, PCT/EP2015053960, PCT/EP201553960
【發(fā)明人】W.克勞斯
【申請人】羅伯特·博世有限公司