球的材料

滾動(dòng)軸承用球的精度(球形誤差)達(dá)到了超微米領(lǐng)域，對(duì)球的材料、制造工藝等要求也在不斷提高。球的材料有高碳鉻軸承鋼（真空脫氣）；不銹鋼（G95Cr18、G102Cr18Mo）；工程陶瓷（氮化硅、碳化硅、氧化鋁）；當(dāng)然也有其他各種材料的球，如硬質(zhì)合金、玻璃、塑料、碳素鋼球等。更特殊球有多孔球、空心球、球磨機(jī)用球、拋光裝置用球等等，多孔球應(yīng)用于推桿、球閥等；空心球應(yīng)用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)；球磨機(jī)用球用于顏料、鐵氧體、食品粉碎；拋光球用于鋁壓鑄件的表面拋光以及鑄件、沖壓件的去毛刺等。

表1  鋼球常用材料及熱處理標(biāo)準(zhǔn)

鋼球的特性指標(biāo)

1、幾何精度

表2 形狀誤差和表面粗糙度

1）球直徑變動(dòng)量ΔDws

把一個(gè)鋼球置于平面和與平面相垂直的測(cè)頭之間，改變鋼球的方向進(jìn)行測(cè)量，求出此時(shí)鋼球直徑Z大值與Z小值的差(二點(diǎn)接觸法)。測(cè)頭采用指針式測(cè)微儀或電子測(cè)微儀，測(cè)量?jī)x器的精度按照球的等級(jí)分為0.1 ~0.02微米。

2）球形誤差ΔRSw

采用圓度儀或輪廓儀測(cè)量，測(cè)量截面必須不少于3個(gè)截面。

3）批直徑變動(dòng)量VDwL

球與球的直徑不完全相同，將一個(gè)球置于平面和與平面相垂直的測(cè)頭之間，改變球的方向進(jìn)行測(cè)量，此時(shí)測(cè)出的Z大值與Z小值的算術(shù)平均值稱為球的平均直徑。將預(yù)先測(cè)定平均直徑的球作為標(biāo)準(zhǔn)球，采用指針測(cè)微儀或電子測(cè)微儀測(cè)量后與標(biāo)準(zhǔn)球相比較。批直徑差是批內(nèi)Z大球的平均直徑與Z小球的平均直徑之差，它表示該批內(nèi)球平均直徑的變動(dòng)量。

4）表面粗糙度Ra

采用表面粗糙度測(cè)量?jī)x或雙筒顯微鏡測(cè)量，其合格判定可依據(jù)CSBTS TC98.63—1999《滾動(dòng)軸承  鋼球表面粗糙度  技術(shù)條件》相關(guān)內(nèi)容或依據(jù)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)。

2、波紋度

用于計(jì)算機(jī)HDD主軸電機(jī)及用于VTR磁鼓的主軸軸承要求要具有較高的旋轉(zhuǎn)精度與極小振動(dòng)。高速旋轉(zhuǎn)的軸承如果產(chǎn)生振動(dòng)，HDD就會(huì)產(chǎn)生讀值誤差，也會(huì)影響VTR的圖像和音質(zhì)。對(duì)這類軸承的球除了GB/T 308.1—2013規(guī)定的尺寸精度(球直徑變動(dòng)量、球形誤差、批直徑變動(dòng)量)要求之外，還有波紋度的要求。

如果用圓度測(cè)量?jī)x將球放大20萬(wàn)倍測(cè)量其形狀，在圓周方向上有各種各樣的波形。波紋度是球表面上各點(diǎn)的波幅，在波幅上有各種高低相間由細(xì)到長(zhǎng)的波形(球1個(gè)圓周的波幅如圖所示)。波紋度用球波紋度儀測(cè)量。讓球以一定的速度旋轉(zhuǎn)，觸針接觸球面，將觸針的移動(dòng)變成電信號(hào)，測(cè)量球每個(gè)圓周的波幅大小及波幅變化的速度。球每個(gè)圓周上凹凸波的數(shù)量由細(xì)到長(zhǎng)被分成幾個(gè)區(qū)域進(jìn)行研究。

球一個(gè)圓周的波幅

3、疲勞壽命

球的疲勞壽命試驗(yàn)通過(guò)振動(dòng)壽命試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，壽命與材料的純度、球的組織（基體的強(qiáng)度）有關(guān)。

4、尺寸穩(wěn)定性

滾動(dòng)軸承用球要求具有較高的尺寸精度且長(zhǎng)時(shí)間不會(huì)發(fā)生變化，殘留奧氏體分解會(huì)引起尺寸的隨時(shí)間的變化，因此必須嚴(yán)格控制其含量。

為了延長(zhǎng)鋼球的壽命，材料的純度隨著精煉技術(shù)的發(fā)展不斷提高，目前幾乎已經(jīng)達(dá)到極限，今后需要在新鋼種的開(kāi)發(fā)和熱處理工藝上不斷的探索。另外，越來(lái)越多的關(guān)注軸承的動(dòng)態(tài)振動(dòng)性能，軸承產(chǎn)生振動(dòng)的原因包括溝道的形狀誤差和球的形狀誤差等，其中球的形狀誤差影響Z大，因此使用的球多數(shù)要求圓度在0.05微米以下。

（來(lái)源：軸承雜志社）