20Cr材料验证报告.docx
《20Cr材料验证报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《20Cr材料验证报告.docx（10页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
20Cr材料验证报告
涨紧轮轴承内圈工艺更改（20Cr代替GCr15）的可行性报告
编制：
审核：
杭州雷迪克汽车部件制造有限公司
一、采用冷挤压工艺代替热锻工艺的原因
1、世界先进发达国家冷加压工艺已成为遍及各个工业部门的重要加工手段，我国冷加压工艺发展比较迟，建国后才得以发展，1978年在“”独立自主，自力更生“的方针指引下，冷加压技术得到迅速发展，随着科学技术的进步，冷挤压技术的迅速发展并在一定范围内，逐步代替铸、锻、拉伸及切削加工，所以采用冷加压工艺必将成为我国各工业部门的一种发展趋势。
2、采用冷挤压工艺可以解决毛坯尺寸精度低，加工余量大，切削加工时间长等缺点。
3、采用冷加压套圈进行表面渗碳处理，渗碳层分布均匀，从而使轴承沟道表面的承载能力、耐磨、耐疲劳等性能的离散型缩小及使用寿命的提高。
4、为了适应日益激烈的市场竞争，在保证产品质量的前提下，采用更为先进的加工工艺，缩短加工周期，以节约加工成本，更好的服务客户。
二、冷挤压工艺的优点和缺点
改进后的工艺由原来GCr15轴承钢热锻工艺改为20Cr材料冷锻（冷加压）。
冷挤压就是把金属毛坯放在冷挤压模腔中，在室温下，通过压力机上固定的凸模向毛坯施加压力，使金属毛坯产生塑性变形而制得零件的加工方法。
冷加压工艺的优点有以下几点：
1、挤压零件尺寸准确表面光洁：
零件的精度可达IT7～IT8级，表面粗糙度可达R0.2～R0.6。
2、节约原材料：
冷挤压件材料利用率通常可以达到80%以上，冷挤压是利用金属的塑性变形来制成所需形状的零件，因而能大量减少切削加工，提高材料利用率。
3、生产率高：
用冷挤压工艺代替切削加工制造零件，减少了加工工序，缩短了工艺流程，提高生产率，缩短了生产周期。
4、生产灵活性大，挤压加工具有很大的灵活性，只要更换模具就可以在同一台设备上生产形状、尺寸规格和品种不同的产品。
挤压操作简便，容易掌握，生产效率高，对工人技术等级要求较低。
5、提高零件的力学性能。
冷挤压后金属的冷加工硬化，以及在零件内部形成合理的纤维流线分布，使零件的强度远高于原材料的强度。
此外，合理的冷挤压工艺可使零件表面形成压应力而提高疲劳强度。
冷挤压技术与目前各种加工方法比较，具有突出的优越性，这也吻合我国对工业制造业提出的节能、环保型企业的要求。
为冷挤压代替切削加工、锻造、铸造和拉深工艺来制造机器零件，开辟了一条广阔的道路。
但冷挤压技术在应用中也存在的如下一些难点：
1）对模具要求高。
冷挤压时毛坯在模具中受三向压应力而使变形抗力显著增大，这使得模具所受的应力远比一般冲压模大，冷挤压钢材时，模具所受的应力常达2000MPa～2500MPa。
2）需要大吨位的压力机。
由于冷挤压时毛坯的变形抗力大，需用数百吨甚至几千吨的压力机。
3）由于冷挤压的模具成本高，一般只适用于大批量生产的零件。
4）毛坯在挤压前需进行磷化、皂化等表面处理。
三、采用20Cr材料冷挤压工艺验证
1、工艺的合理制定
20Cr材料冷加压毛坯进行车加工后，需对产品表面进行渗碳处理，表面渗碳层深度控制在0.7~1.0mm，硬度达到HRC60~64，心部硬度HRC35~45，零件的表面硬度高，芯部韧性好，提高了产品的疲劳强度和寿命。
2、对知名品牌INA、NSK、GMB轴承冷挤压内圈参数对比及材料分析
经过对各知名品牌的轴承样品进行分析，内圈都有采用冷加压工艺（见附表）。
对样品内圈进行数据分析，如下表：
1、不同品牌内圈的金相分析
检查项目
NSK
55TB052B01
GMB
GT20050
INA
F-224964
RAD
RAT2008A
毛坯工艺
冷加压
冷加压
冷加压
冷加压
渗碳层深度（mm）
0.4~0.5
0.75~0.8
0.5
0.55~0.85
表面硬度
HRC62
HRC57.5
HRC60.5
HRC60~64
心部硬度
HRC43
HRC44.5
HRC44.5
HRC30~45
2、材料分析结果
样品编号
C%
Si%
Mn%
P%
S%
Cr%
Ti%
Mo%
55TB052B01（NSK）
0.21
0.21
0.86
0.016
0.015
1.09
无
\
GT20050（GMB）
0.16
0.20
0.81
0.016
0.011
1.03
\
0.18
根据材料化学成分（见附表），NSK55TB052B01内圈为20Cr材料，GMBGT20050内圈为SCM415（目前GMB轴承内圈冷加压采用SCr420和SCM415两种，SCr420等同于与我国20Cr材料，SCM415等同于我国20CrMo材料）。
3、20Cr材料内圈与GCr15材料内圈强度对比。
选用同一型号的RAT2008轴承内圈材料分别为轴承钢GCr15和20Cr内圈进行压碎性试验。
数据如下：
RAT2008（GCr15）
RAT2008（GCr15）
RAT2008A（20Cr）
加载载荷（KN）
25
26.2
26.3
强度试验示意图·
轴承钢内圈分别在25KN和26.2KN事出现小裂纹，27.8KN和32.1KN时断裂，20Cr内圈在26.3KN时出现裂纹，40KN偏上时断裂。
由上可以看出20Cr内圈材料渗碳处理抗挤压强度略好于GCr15整体淬火内圈。
4、20Cr材料轴承寿命试验报告
RAT2008A寿命试验现仍在进行中，待试验完成后，附试验报告（现在已经运行350小时，轴承良好）。
四、结论
由上述试验和数据可说明，采用20Cr材料代替GCr15的工艺是可行的。
最终判定采用20Cr材料的代替GCr15材料的可行性，需要对两种材料轴承的疲劳寿命进行对比，目前20Cr材料轴承疲劳寿命试验已在进行。
附表
（1）
NSK样品图片
（NSK样品，型号：
55TB052B01）
（样品轴承图片）
（材料化学分析）（材料金相分析）
附表
（2）
GMB样品图片
（GMB样品型号：
GT20050）
（样品轴承图片）
（样品材料化学分析）（样品金相分析）
附表（3）
强度试验对比图片
（强度试验设备）
（RAT2008GCr15内圈强度试验图片）
（RAT2008A20Cr内圈强度试验图片）
附表（4）
各材料化学成分
C%
Si%
Mn%
P%
S%
Cr%
Ti%
Mo%
GCr15
0.95-1.05
0.15-0.35
0.25-0.45
0.025
0.025
1.40-1.65
\
0.1
20CrMo
0.17-0.24
0.17-0.37
0.4-0.7
0.035
0.035
0.8-1.1
\
0.15-0.25
SCr420
0.18-0.23
0.15-0.35
0.60-0.90
0.030
0.030
0.90-1.20
\
_____
SCM415
0.13-0.18
0.15-0.35
0.60-0.90
0.030
0.030
0.90-1.20
\
0.15-0.25
升级会员 