[发明专利]一种轧机轴承零件渗碳深度计算方法

说明书

一种轧机轴承零件渗碳深度计算方法，是根据轧机轴承工作时实际承载的最大轧制力，计算出在轴承零件承载面侧内部所产生的最大正交切应力深度确定；另外依据轧机轴承零件不同深度渗碳层的破坏形式及所占比例，将渗碳层从外向内分为增寿层（表层）、可靠层（次表层）、强化层（芯层），依据增寿层（表层）、可靠层（次表层）的深度及最终所要求的含碳量，作为渗碳热处理工艺的设计基础，确保经渗碳热处理后的轧机轴承零件有足够的渗碳深度及相应的碳含量，满足轧机轴承零件能充分满足实际应用的工况需求，保证其可靠性及使用寿命。

技术领域

本发明涉及轧机轴承零件渗碳热处理技术领域，具体涉及一种轧机轴承零件渗碳深度计算方法。

背景技术

现有通用轴承零件的渗碳深度，是按照《滚动轴承零件渗碳热处理技术条件》（JBT888-2011）进行设计，渗碳层深度实际是根据轴承零件（轴承内圈、轴承外圈）的有效壁厚或（轴承滚子）有效直径来确定，需满足一般工况使用条件P/Cr＜30%的要求（其中P为实际当量载荷，CR为设计额定动载荷）；随着国民经济的不断发展，金属轧制生产效率大幅提升，高端板带轧机轴承的使用工况已达P/Cr≥40%，因此根据现有《滚动轴承零件渗碳热处理技术条件》来计算轧机轴承零件的渗碳层深度，已远远不能适应市场对高可靠长寿命轧机轴承的要求，成为制约国内轧机轴承行业进一步向高端发展的制约瓶颈；目前国内高端压延产品生产配置的轧机轴承，主要还是国际知名品牌，如瑞典的SKF、德国的FAG、美国的TMKEN、日本的NSK等，进口数量巨大，且价格为国内同类型轧机轴承的4-5倍，因此发展国产替代进口是国内轧机轴承生产企业的当务之急。

虽然根据现有《滚动轴承零件渗碳热处理技术条件》已不能满足轧机轴承零件渗碳深度的设计需求，但目前国内尚没有用于轧机轴承零件渗碳深度计算的理论指导和计算公式，因此如何合理、准确计算出轧机轴承零件的渗碳深度，已成为轧机轴承行业的一个技术难题。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种轧机轴承零件渗碳深度计算方法；轧机轴承零件渗碳层深度的计算，是根据轧机轴承工作时，其实际承载的最大轧制力，计算出轧机轴承零件在承载面侧内部所产生的最大正交切应力深度确定；另外依据轧机轴承零件不同深度渗碳层破坏形式及所占比例，将渗碳层从外向内分为增寿层（表层）、可靠层（次表层）、强化层（芯层），依据增寿层（表层）、可靠层（次表层）的深度及最终所要求的含碳量，作为渗碳热处理工艺的设计基础，确保经渗碳热处理后的轧机轴承零件有足够的渗碳深度及相应的碳含量，使轧机轴承零件能充分满足实际应用的工况需求，保证其可靠性及使用寿命。

为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种轧机轴承零件渗碳深度计算方法，轧机轴承零件渗碳层深度根据轧机轴承工作时，其实际承载的最大轧制力在轴承零件承载面侧内部所产生的最大正交切应力深度确定；最大正交切应力深度计算公式为：

Z0=F/（1.27δLi^7/9），

其中，Z0为最大正交切应力深度；F为轧机轴承实际承载的最大轧制力；δ轴承零件应变区域内材料平均抗屈服强度；L为轧机轴承滚动体有效长度；i为滚动体列数；

轧机轴承零件渗碳层深度计算公式为：

H=KZ0，

其中H为轧机轴承零件渗碳层深度，K为使用安全系数，K通常计算取值为1.1；

补充说明：轧机轴承零件渗碳深度计算公式其推导过程简述如下：

F=δs …………⑴

s=a(i)^7/9L； …………⑵

由Z0=0.786a， 则a=1.27Z0 …………⑶

由⑵代入⑴得： F=δa (i)^7/9L …………⑷