摘 要：分析了轴承内、外套圈加工超差产生的部位和原因。详细介绍了再制造技术中常温冷态重熔技术与AK逆变电脉冲电刷镀技术的原理和应用，以及再制造技术流程，并对修复轴承超差结果进行金相分析。大量修复实例表明再制造轴承质量达到新品标准，生产周期可降低一半，再制造成本比制造新品至少降低50%以上，满足使用要求且效果良好，符合循环经济发展。 关键词：滚动轴承；尺寸超差；再制造技术 Application of Remanufacturing Technology to Oversize of Bearing Inner and Outer Ring LI Jiang-ying1, LI Yan-yan2, LIN Shi-min2, LIN Song1, JIANG Qing-guo3, PENG Xing-li1 (1. The North China University of Technology, College of Mechanical and Electrical Engineering, Beijing 100144; 2. Aoyuksin Surface Engineering Technology Company Co., Ltd. , Beijing 101400; 3. The former Beijing People’s Bearing Factory. Beijing, 102213) Abstract: This paper analyzes the location and reason that lead to oversize in the processing of bearing inner race and outer race. We explained the principle and application of the remanufacturing technology which includes the re-melting at normal temperature and AK brush plating under inverse and variable electrical pulse in details, and then we introduced the process of remanufacturing technology, at last we did metallographic analysis experiment to interpret the result of repairing oversize of bearing inner race and outer race. The quality of the remanufacturing bearing has fulfilled the standards of new produced one, which has been verified by many repair examples. The process cycle has been lowered down to half, and the cost of the remanufacturing bearing also has been cut down by 50 percent compared to produce new one and the performance can satisfy usage requirements as well achieve good results, all of those conform to the development of circular economy. Keywords: rolling bearing; oversize; remanufacturing technology 轴承作为各类机电产品配套与维修的重要机械基础件，其性能、水平和质量对主机的精度和性能有着直接的影响。中国轴承行业的发展迅速，但与世界轴承工业强国相比还存在较大差距。在轴承生产过程中，轴承内、外套圈加工超差严重影响轴承品质，且轴承零件产生加工超差等缺陷，不仅在材料成本上给轴承制造企业带来了巨大的经济损失，而且在时间成本、无法按时交付成品等方面造成的损失都是不可估量的。轴承行业每年因此而造成的直接或间接经济损失至少上亿元，而重复制造又造成了能源的巨大浪费以及对环境的污染。 循环经济是以资源的高效利用和循环再利用为核心，以减量化、再利用、再制造为准则，以低消耗、低排放、高效率为基本特征的社会生产和再生产活动。循环经济中只有再制造能够赋予废旧资源更高的附加值。把再制造技术应用到轴承内、外套圈加工超差中，实践表明再制造轴承的生产周期可降低一半，再制造成本比制造新品至少降低50%以上，产品质量达到新品标准。满足使用要求且效果良好，最大限度地节省了资源和能源。 1 轴承套圈加工超差原因分析 由于大型或特大型轴承加工工艺的特点，加工超差问题常发生在大型或特大型轴承零件上，多见于内圈的内圆面、外圈的外圆面和内、外圈侧面等部位。这些部位主要用来装配、安装轴承，与之相配的是轴承座或轴，是轴承的重要配合工作面。 在轴承套圈加工工艺流程中， 磨削 是最终与套圈成品尺寸精度有关系的工序。磨削加工后的套圈尺寸和形状都已达到成品的技术要求，最后的超精研工序不消耗套圈的尺寸，只是提高其表面质量。因此，套圈产生加工超差等缺陷情况易发生在磨削加工（当然也会存在着前工序的遗传因素造成套圈的某些缺陷的扩大的可能性）中，以下为套圈外径和内径产生加工超差等缺陷原因的分析： 1.1 套圈外径尺寸超差 （1）磨床进给机构不够精确； （2）工件与标准件之间的温差过大； （3）被磨工件留量过大或过小； （4）磨削参数过大，磨削深度过大； （5）砂轮磨损或修整得不好； （6）砂轮振摆过大； （7）纵向或横向进给过快； （8）操作或调整失误。 1.2 套圈外径磨损 （1）前导板突出导轮工作素线； （2）进口处磨得过多； （3）后导板突出导轮工作母线阻碍了工件正常旋转； （4）出口处导板伸出过长，工件积压太多，造成工件“停转”现象； （5）工件中心过高，造成出口处工件跳动； （6）后导板低于导轮工作母线； （7）砂轮一边的挡板位置调整不当。 1.3 套圈内径尺寸超差（内径过大） 当采用电磁无心夹具磨内孔时，除了上述原因外，还有： （1）被支承表面尺寸超差； （2）被磨削工件孔径留量过大，超过自动进给行程。 1.4 前工序遗传下来的因素 （1）车加工装夹力过大或车削应力过大； （2）热处理工艺不良，残余奥氏体过多、回火不充分等。 这些人为的因素或是机床设备等方面的原因可导致在加工轴承套圈的过程中，使套圈出现加工超差等缺陷情况，使套圈尺寸和形状达不到成品的技术要求，造成产品报废。 2 加工超差再制造技术 北京奥宇可鑫表面工程技术有限公司根据轴承的材质、大小、工况条件、加工超差形式等因素，应用AK（奥宇可鑫简称）再制造技术，对轴承内、外套圈加工超差进行再制造。轴承加工超差再制造技术选择性地应用AK机械零件再制造技术对轴承套圈内径和外径及内、外套圈侧面的加工超差进行修复，恢复到原来设定的标准尺寸，并满足新品的性能要求，达到或超过新品标准。 2.1 常温冷态重熔技术 对于 轴承 内、外套圈上的非滚动工作面位置的沟槽、凹坑或小面积的加工超差，选择应用机械零件再制造技术中的常温冷态重熔技术进行再制造。 AK常温冷态重熔焊补技术在整个焊补过程中有如下特点：补材与基体冶金结合，结合牢固、致密、不脱落；零件不发热、不变形、无裂纹、无退火软化现象，适合于各种精密件及细小件损伤的焊补；可随形焊补，补焊层厚度均匀且可控，不破坏基准，可适用于不能机械加工的损伤修补；根据零件损伤部位特殊的使用性能要求，通过选择不同的补材，使其焊补处的性能达到使用要求，如可选择65Mn补材满足硬度要求，选择不锈钢补材满足防腐性能要求等；对于一些不明材质零件的特殊修复，必须要求修补材质相同时，可通过从制件不重要部位制取屑或者粉来作为补材。 根据不同材质的轴承及其工况条件，可选取不同性能的补材进行焊补恢复尺寸。 2.2 AK逆变电脉冲电刷镀技 术 对于大面积加工超差如整个表面的加工超差可选用AK逆变脉冲电刷镀技术进行再制造。 AK 逆变脉冲纳米电刷镀技术 提高了镀层致密度、镀层厚度（不受限制）、硬度( 比传统快速镍硬度提高1.5~1.7倍)、耐磨性（比传统快速镍耐磨性提高1.6~2.5倍）及结合强度，抗接触疲劳性能好（抗接触疲劳寿命由105r提高到106r）、服役温度高（由200℃提高到400℃），降低了内应力，可以同时在两种或两种以上材质上沉积金属镀层，也可在不明材质及惰性材质上沉积金属镀层。疲劳寿命反映了纳米电刷镀层结合强度、硬度、韧性等综合性能，克服了以往电刷镀产生的镀层结合强度不够的问题。镀层在400℃时仍具有较高硬度和良好的耐磨性。针对不同材质的轴承及其工况条件，可选取不同性能的金属镀液进行尺寸恢复，其性能等同新品。 3 再制造技术流程 3.1 加工超差轴承进厂 将经测量确定为加工超差的轴承送入再制造车间待修。 3.2 对加工超差轴承进行测量分析 确定轴承材质、工况条件、加工超差部位、面积及加工超差量，以此确定选用何种加工超差再制造技术。对于面积比较大，且超差值在0.001~2mm范围内时采用AK逆变脉冲电刷镀技术；对于超差值超过此范围的轴承，可采用常温冷态重熔技术修复。 3.3 对加工超差轴承进行再制造加工 （1）前期处理：检验、测量完毕后对加工超差部位进行前期处理，为正式实施再制造技术做好前期准备工作； （2）选择适宜的AK轴承内、外套圈圈加工超差再制造技术进行再制造加工。如下图所示：图1为常温冷态重熔技术修复轴承加工超差，图2为AK逆变电脉冲电刷镀技术修复轴承加工超差。 （3）后期处理：主要是指将修复部位机加工（或运用AK工装研磨技术研磨）至标准尺寸，满足尺寸精度要求。 3.4 再制造轴承的质量检测 再制造轴承执行的轴承行业质量标准是新品标准，采用精准与专业化的质量检测技术是保证再制造零件具有良好服役性能的前提条件。 对完成再制造加工的轴承进行最后的检验、检测，包括尺寸精度、结合强度、光洁度、硬度等指标。通过反复对轴承加工超差缺陷进行再制造试验，最后选定最佳技术方案。一周内再制造40余件￠900mm的双列轴承，材质是20Cr2Ni4A，加工超差0.25mm。再制造完成后目测无修复痕迹，无色差，尺寸公差±0.01mm，硬度53~55HRC，表面粗糙度Ra=0.04μm，经着色探伤检测合格，达到新品标准。如图3所示。 图1 常温冷态重熔 图2 电刷镀 图3 修复后 3.5包装出厂 检测合格的轴承建立再制造档案后即可出厂。 4 再制造的效果及效益分析 4.1再制造技术效果分析 4.1.1常温冷态重熔技术修复结果 选取基体材质为高碳铬轴承钢GCr15，补材为不锈钢。按照操作规范使用常温冷态重熔技术修复轴承套圈加工超差，在超差位置制备的金相试样，用4%的硝酸酒精溶液腐蚀，在KYKY-EM3200型数字化扫描电子显微镜下观察涂层的组织特征。如图4所示。a区域表示基体组织，b区域表示熔合区组织，c区域表示不锈钢补材组织。金相试验显示：熔合区组织较基体组织粗大，但是熔合区微小，约为10m，靠近熔合区基体组织没有发生改变，基体组织和补材为冶金结合，没有产生裂纹。 图4 冷态重熔修复后的显微组织 4.1.2 AK逆变电脉冲电刷镀技术修复结果 对材质为高碳铬轴承钢GCr15的轴承加工超差缺陷采用AK逆变电脉冲电刷镀技术进行再制造。按照操作规程进行修复，在超差位置制备金相试样，用4%的硝酸酒精溶液腐蚀，在KYKY-EM3200型数字化扫描电子显微镜下观察涂层的组织特征。如图5所示。a区域表示基体组织，b区域表示刷镀层组织。金相试验显示：刷镀层厚度约为200m，刷镀层为单一的镍镀层，组织细小均匀，镍镀层厚度均匀，没有出现分层现象。 图5 电刷镀修复后的显微组织 对镍镀层采用锉削法，锉刀与试样成45°，锉去非主要表面，露出基体与镀层的界面，没有出现镀层起皮的现象，说明镀层的结合力良好。 4.2 轴承再制造效益分析 把AK再制造技术应用到生产实践中，与新品制造相比，如图6所示：再制造轴承的生产周期可降低一半，再制造成本比制造新品至少降低50%以上，产品质量达到新品标准。 图6 效果对比 5 结束语 再制造技术是在不改变零部件形状和本体材质的情况下，把零部件性能恢复到新品甚至超过新品的先进制造技术，是绿色制造的组成部分。再制造技术高度契合了我国建设创新型国家和构建循环经济的战略需求，符合国家“大力节约能源、资源，实现可持续发展”长久战略的要求。通过对不同材质轴承套圈的加工超差进行再制造，再次证明AK再制造技术完全可以满足轴承加工超差的再制造要求，是一种高效、节能、环保的制造技术。
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