国外轴承工业发达的日本、德国、英国和俄罗斯等国,普遍采用了保护气氛加热工艺,热处理设备有:回转炉、滚筒炉、盐浴炉、网带炉、推杆炉及感应炉等连续生产线;日本NTN东洋公司炉业株式会社的网带式可控气氛加热炉:MQE8036型,工作温度850～ 950℃ ,功率:75 kW,60 kW,45 kW;回火炉MTE120525型,工作温度150～250℃ ,功率30 kW;生产效率400 kg/h;钢球尺寸范围:φ4～ 25.4 mm。德国斯瓦茨公司生产的KHG1000/7 1型钢球热处理生产线,包括:清洗、烘干、加热、马弗罐、淬火、清洗及回火;整条线从清洗上料直到出产品呈流水式作业,设计紧凑、效率高(160 kg/h)、产品质量可靠,占地面积小;采用程序控制上料系统,控制气氛加热;全自动温度调整,避免了人为因素的影响;产品质量稳定是该设备的一大特点。淬火、清洗及回火装有网状螺旋输送装置,钢球落入油池被疏散开来,慢速运动经过一定的淬火时间,从池内输送运出,经清洗回火保证与淬火同步进行。由于生产线配置了电子控制系统,从而保证了热处理钢球的硬度差,而且可以任意转换工序参数,各工序及控制功能均由SPS微机控制,设备的可操作性属国外先进,国内已有引进。

图3　强化处理示意图

日本NTN公司热处理后的钢球加工,基本都是按专线组织按节拍生产的;接下来就是进行表面强化处理加工,其尺寸范围在φ0.6～ 50.8mm;强化的目的是让钢球表面增加压应力,提高钢球疲劳寿命,提高表面硬度1.5～ 3.0 HRC,增强球表面抗擦伤能力;提高表面质量,降低钢球振动值,为低噪声轴承配套提供了条件。其强化处理设备依钢球大小分为两种:(1)直径为φ5.5563～ 28.575 mm的钢球,采用圆柱滚筒型强化机,滚筒外径φ1 200 mm,宽1 000 mm,内壁焊有16个提升斗,转速为16 r/min,装球量为800 kg以上,其强化处理示意图如图3a所示;(2)钢球直径在φ3.175～ 4.762 5 mm范围,使用的是带有高速转轮的圆柱滚筒强化机,滚筒外径φ950 mm,宽540 mm,转速为16 r/min,在滚筒内的中心轴上装一个转速为350～ 380 r/min的高速转轮,转轮上装有5～ 8个叶片,强化的钢球被提升到高处,下落到高速转轮的叶片上,迫使钢球互相反复冲击增加压应力,使钢球表面层的残留奥氏体含量控制在10%～ 16%,从而达到表面金属塑变强化的目的;装球量为200 kg,强化处理示意图如图3b所示。钢球表面强化处理工艺(NTN公司称加压工艺)是日本经过十多年的试验研究成功的;目前,我国已推广应用于生产,收到了好的效果。