设计目的及意义

国外对于轴承的钢球研究开始较早，欧洲一些发达国家对滚筒轴承的钢球进行了研究，并取得了突破性的研究成果，极大促进了其国内的工业发展。近年来国外的轴承钢球生产技术水平发展飞速，尤其是对热处理保护淬火工艺过程的研究以及高速高精度的全自动冷墩机，高精度钢球精磨机等相关设备的研发和使用，使钢球生产装备工艺水平及产品的质量水平得到大幅度提高。主要体现在以下几个方面：（1）钢球毛坯的制造方面，国外的钢球毛坯在生产制造工艺过程会根据钢球不同的大小直径而采用不同的加工方法：一般情况下会采用冷镦压成型法加工直径小于25.4mm的钢球：而当所需钢球直径大于25.4mm时，最常见的加工方法是热锻成型法或者冷热轧制成型法：然而对于特大的钢球而言，其毛坯则需要采用专用的机床车削加工出来。目前国内外使用最普遍的毛坯生产方法还是冷热墩压成型法。同时在德国，美国，日本和法国等国家，有时还会采用冷，热轧制等方法来生产轴承钢球毛坯。冷轧法用于25.4mm以下的钢球，对于直径在25.4以上的大钢球则会采用热轧法。（2）钢球加工制造工艺流程上：国外钢球制造工艺流程大致如下几个步骤：原材料质量检验→毛坯球的加工制造→可控制气氛热处理→表面强化处理→硬磨→研磨→超声波清洗→成品检验→防锈→计数→包装。（3）钢球热处理工艺及设备方面：国外钢球生产如美，日，德等发达国家，都广泛使用保护气氛的热处理方法，其热处理设备的种类多，有：回转式作业炉，滚筒式作业炉，盐浴炉，网带式作业炉等。日本经过多年自己的研制，开发和实验，已经成功研制出满足使用条件的轴承钢球热处理工艺的生产线。

当前，国内为了推广学习国外先进的加工生产工艺技术，一些享有盛名的钢球生产行业组织召开了很多次钢球专业探讨会议，组织研究学习了国外引进的先进技术及设备，希望通过这些努力，进一步缩小国内轴承钢球生产技术同世界先进轴承钢球生产水平的差距。随着国家对轴承工业的支持及引进发达国家完整的精密钢球生产线，在促进国内钢球行业的发展的同时还为国内的钢球生产技术方面提供了可靠的借鉴方案。各设备生产企业通过技术改进和技术攻关，逐步缩小国内钢球生产技术水平同国外的差距。

钢球作为滚动轴承的主要磨损件已经广泛使用于工业生产中，钢球在机加工成型后需要采用相应的热处理生产工艺改变其钢件组织以增强钢球的硬度，强度，耐磨性等，来实现不同使用环境下所要求达到的性能。据估计，2018年我国轴承的市场需求量将达到330亿套，其中85%为球轴承，预计钢球总需求量将达到3000亿吨。为此研究开发既能大批量加工处理，同时又具备较高的高温均匀性和先进控制手段的全自动热处理生产线就很有必要了。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容和技术方案

基本内容：本次设计旨在设计制造出满足钢球热处理工艺要求的全自动生产线，能够精确控制保证各温区的加热均匀性。利用钢球为一个球体的物理属性，采用内部焊接螺旋板的滚筒，作为钢球在生产线上的主要输送机构。在保证加热均匀的同时，实现全自动送料出料，提高生产效率。此外，实现各加热区温度可调可控，钢球在各加热区域行进速度可调可控，使此生产线满足多种型号轴承钢球的加工处理，极大提高设备的利用率和生产效率。

技术方案：

本课题生产线作为连续式热处理炉，其主要特点是待处理钢球毛胚能够连续地通过各炉膛，同时完成相应的热处理工艺操作过程。滚筒炉即是炉内装有旋转螺旋槽的筒形的炉子，滚筒为耐热钢焊件。筒形炉加热均匀，便于加入可控气氛，较适用于各种滚动体件，以及小型套圈和链片等形状简单、均匀且体积较小零件的批量生产和连续生产。钢球在机加工成毛胚料后，将其进行热处理加工以提高其力学性能，其热处理工艺主要包括淬火和回火两部分。

淬火处理：钢球毛胚材料在加热炉内加热到860~870℃时，加热40~50min，然后将其置于60~80℃的快速淬火油中淬火。钢球经过淬火，获得马氏体组织，钢球的硬度、强度及耐磨性在此环节中得到加强。

回火处理：淬火后的钢球毛胚在经历过清洗后在加热炉中加热到温度为180±5℃时，保温3~4h后出炉空冷。经过淬火而得到的马氏体组织在低温回火过程中，其内应力得到有效消除的同时塑韧性得到提高。