钢球表面强化处理原理

钢球表面强化(又称加压)是在钢球表面的弹性、塑性形变范围内,由于钢球的碰撞而使其表面发生宏观的弹性变形和微观的塑性变形,致使钢球表面层的硬度提高且均匀、表面呈压应力分布而得以强化。

球轴承在运转时,疲劳掘最容易在表面下最大切应力深度处产生,而后在交变应力作用下,微裂纹向表面扩展,最后导致疲劳剥落。钢球表面强化工艺能在最大切应力深度处产生残余压应力,消除了促进微裂纹产生并扩展的拉应力作用,使钢球表面的拉应力转变为压应力,改善和提高钢球的疲劳强度和抗擦伤能力。用强化钢球装配的轴承寿命可提高两倍以上。

钢球表面强化方法是通过钢球表面热处理方法实现的。常见钢球表面强化方法有表面热处理和表面机械处理两种。通过热处理来回淬火,使钢球表面金相组织结构发生改变,分布得比较均匀,如果钢球直径小于10mm,表面硬度可以增加大概0.5HRC-2HRC;钢球直径大于10mm时,钢球表面质量硬度大约增加1.5HRC-3HRC。钢球表面硬度提高,对于改善金属接触疲劳寿命有很好的效果。

钢球表面强化后呈压应力状态,与金属冷态塑性变形有关,当金属经冷态塑性变形后,晶格被扭曲、拉长、破碎,许多原子从原来最密集的原子排列状态被移动,导致金属的t 密度下降,体积增大,而在次表层的金属并没有发生塑性变形,且具有较好的弹性,阻碍表面金属体积的增大,这样,次表层的金属就给表面金属施加了压应力。

钢球表面强化常采用机械撞击法,如下图所示,在卧式金属圆筒壁上沿圆周均布 着提升钢球用的提升斗铜板,筒内加入少量柴油,低速转动圆筒,使钢球表面相互撞击而得以强化。强化小钢球(直径ζ10mm)时,圆筒内还装有高速旋转的内筒,以增强碰撞能力。强化工序一般安排在硬磨之后,精研之前。

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钢球表面强化仪