专利名称：一种加工线性轴承用异型丝的方法
技术领域：
本发明涉及一种线性轴承用异型丝的加工方法，属于金属材料技术领域。
背景技术：
目前，公知的航空器、运输车辆机械装置等众多设备中传递操纵人员力的装置通常采用连杆机构，但是在一般情况下，连杆机构结构复杂，工作效率降低，其运动规律对制造、安装误差的敏感性增加，在高速时将引起较大的振动和动载荷；并且在特定的机械上如飞机等连杆装置的形状，大小以及重量受到限制。为了解决连杆装置的种种缺陷，法国专利号为EP1209371A1、ES2247042T3的专利提供一种替代连杆装置的线性轴承(线性轴承装配结构示意图如图1)，该线性轴承具有精确度高、形状自由、占用空间小、质量轻等优点，其轴承主要的构成包括芯部滑杆1和固定滑杆2，是一种轴向非对称、局部厚度薄、长度达10米以上的异型丝材，异型丝的断面形状及尺寸见附图2、3，该异型丝对侧弯、平直度、表面光洁度、抗拉强度以及硬度有严格要求。目前普通异型丝的生产通常采用铸造、挤压成型、可溶性型芯技术等加工方法，但采用上述方法均不能加工出满足该异型丝所需各方面的综合性能要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种加工上述线性轴承用异型丝的生产方法，采用该方法生产的异型丝可满足生产线性轴承的需要。对于线性轴承关键的考核指标是摩擦力及空行程，而影响其摩擦力及空行程的关键部件是异型丝，因此对异型丝提出了较严格的要求，表现在异型丝侧弯、抗拉强度、表面光洁度等方面。异型丝的尺寸，随线性轴承应用领域的不同，所需异型丝规格不同，其中异型丝的局部厚度最薄部位尺寸仅为0. 35mm，致使异型丝的加工难度大。本发明采用了冷拉 +冷轧+矫直+热处理+抛光相结合的方法，使异型丝的外形尺寸、性能及表面光洁度均达到设计要求。采用冷拉、冷轧相结合的方法，控制了冷拉、冷轧相匹配的变形量，并通过调整轧制道次，使抗拉强度控制在所要求的范围内；矫直及热处理，使异型丝的侧弯达到了较理想状态；通过采用抛光处理的方法，使异型丝的表面光洁度得到控制；从而大大降低了线性轴承工作时的摩擦力，使线性轴承的空行程降至最低。最终保证了线性轴承能自由弯曲成各种形状且能在狭小的空间内穿越，大大节省了机械设备本身的空间及重量。实现本发明所采用的技术方案是工艺流程热轧盘条一固溶处理一冷拔圆丝一固溶处理一冷轧扁丝一固溶处理一冷轧异型丝一矫直一热处理一抛光一成品(1)选用奥氏体不锈钢作为异型丝原料，采用常规的热加工方法对合金材料进行锻造及热轧，选择合适的锻造温度将钢锭锻造成一定规格的方坯，热轧成所需规格的线材， 进行固溶处理，以此做为下步冷加工的坯料；(2)对热轧线材坯料进行冷拔加工，冷拔后进行固溶处理，再轧制成长宽比为1 1.1 2的扁丝，扁丝的截面积为成品丝最大截面积的3 7倍。同时，对轧制的扁丝再进行固溶处理，固溶处理温度为1000 1200°C，保温时间为30 60min，经固溶处理的扁丝为冷轧异型丝成品做准备；(3)按照图4的轧辊孔型进行图2芯部滑杆1成品的轧制，不同规格的芯部滑杆1 横截面长度为2. 5 22mm、宽度为1. 0 10. 0mm，轧制张力为150 1200Kg ；按照图5的轧辊孔型进行图3固定滑杆2成品轧制，不同规格的固定滑杆2横截面长度为2. 5 25mm、 宽度为1. 0 10. 0mm，轧制张力为150 900Kg，以上规格的冷轧共分为4 6个道次，轧
程总变形量控制在50% 80% ；(4)对冷轧成品进行矫直处理，矫直方式为横向、纵向7 15对矫直轮双向矫直， 矫直张力为300 500N ；(5)对矫直后的异型丝采用连续退火炉进行热处理，热处理制度为，温度500 620"C、走带速度2 6m/min、张力200 400N ；(6)对热处理后的异型丝再进行抛光处理，采用连续抛光的方式用180 350目的软质抛光轮抛光，并进行正反两面抛光。本发明具有如下优点1.与单一的冷拔加工异型丝工艺相比，所采用的冷拔+冷轧相结合的加工方法， 使异型丝的侧弯(直线度)得到明显改善，解决了形状较复杂特别是局部厚度薄的异型丝模具加工困难、穿模难的问题。2.本发明所采用的矫直+热处理的加工方法，其优势是第一可以消除轧制应力， 进一步提高异型丝的直线度；第二可以调整异型丝的力学性能(提高或降低)，可以弥补冷轧态性能的不足，使力学性能达到最佳状态。采用上述加工方法生产出的异型丝，抗拉强度RmIlOO 1450MPa、弹性极限 Rpa05彡700MPa、硬度Hv380 450、表面粗糙度Ra彡0. 4 μ m、侧弯度彡3. Omm/m。本发明的方法，可适用于不同截面形状高精度异型丝的生产。
下面结合附图对本发明进一步说明。图1是本方法生产异型丝组装成线性轴承的装配结构示意图。图2是本方法生产芯部滑杆横剖面示意图。图3是本方法生产固定滑杆横剖面示意4是芯部滑杆轧辊孔型截面示意图。图5是固定滑杆轧辊孔型截面示意图。图6异型丝生产加工流程图。图中1.芯部滑杆2.固定滑杆3.芯部滑杆上轧辊4.芯部滑杆下轧辊5固定滑杆上轧辊6.固定滑杆下轧辊
具体实施例方式通过下列实施例进一步说明本发明的技术方案。实施例1
选用lCrl8Ni9作为异型丝原料，按照热轧盘条一固溶处理一冷拔圆丝一固溶处理一冷轧扁丝一固溶处理一冷轧异型丝一矫直一热处理一抛光的工艺流程，生产的异型丝工艺参数控制如下(1)对选用的lCrl8Ni9合金采用常规的热加工方法进行锻造及热轧，选择合适的锻造温度将钢锭锻造成一定规格的方坯，热轧成所需规格的线材，进行固溶处理，以此做为下步冷加工的坯料；(2)对热轧线材坯料进行冷拔加工，冷拔圆丝规格为Φ3.8πιπι(芯部滑杆1)、 Φ4.3πιπι(固定滑杆2)，冷拔后进行固溶处理，再轧制成长宽比为1 1.6(芯部滑杆1)、 1 1.45(固定滑杆幻的扁丝，扁丝的截面积为成品丝最大截面积的3. 2倍(芯部滑杆1)、 5. 5倍(固定滑杆2)。同时，对轧制的扁丝再进行固溶处理，固溶处理温度为1050°C，保温时间为40min，经固溶处理的扁丝为冷轧异型丝成品做准备；(3)按照图4的轧辊孔型进行图2芯部滑杆1成品的轧制，芯部滑杆1横截面长度为4. 0mm、宽度为1. 2mm，轧制张力为250Kg ；按照图5的轧辊孔型进行图3固定滑杆2成品轧制，固定滑杆2横截面长度为4. 4mm、宽度为1. 2mm，轧制张力为170Kg，冷轧共分为4个道次，轧程总变形量控制在63% (芯部滑杆1) ,76% (固定滑杆2)；(4)对冷轧成品进行矫直处理，矫直方式为横向、纵向7 15对矫直轮双向矫直， 矫直张力为350N;(5)对矫直后的异型丝采用连续退火炉进行热处理，热处理温度为500°C、走带速度为3m/min、张力为250N ；(6)对热处理后的异型丝再进行抛光处理，采用连续抛光的方式用320目的羊毛抛光轮抛光，并进行正反两面抛光。采用上述加工方法生产出的异型丝，其抗拉强度Rm 1300MPa、弹性极限Rpatl5 870MPa、硬度Hv405、表面粗糙度Ra 0. 3 μ m、侧弯度2. Omm/m。实施例2选用lCrl7Ni7作为合金材料，按照热轧盘条一固溶处理一冷拔圆丝一固溶处理 —冷轧扁丝一固溶处理一冷轧异型丝一矫直一热处理一抛光的工艺流程，生产的异型丝工艺参数控制如下(1)对选用的lCrl7Ni7合金采用常规的热加工方法进行锻造及热轧，选择合适的锻造温度将钢锭锻造成一定规格的方坯，热轧成所需规格的线材，进行固溶处理，以此做为下步冷加工的坯料；(2)对热轧线材坯料进行冷拔加工，冷拔圆丝规格为Φ6.0πιπι(芯部滑杆1)、 Φ 5. Omm(固定滑杆2)，冷拔后进行固溶处理，再轧制成长宽比为1 1.2(芯部滑杆1)、 1 1.5(固定滑杆2)的扁丝，扁丝的截面积为成品丝最大截面积的4. O倍(芯部滑杆1)、 4. 1倍(固定滑杆2)。同时，对轧制的扁丝再进行固溶处理，固溶处理温度为1080°C，保温时间为45min，经固溶处理的扁丝为冷轧异型丝成品做准备；(3)按照图4的轧辊孔型进行图2芯部滑杆1成品的轧制，芯部滑杆1横截面长度为6. 2mm、宽度为1. 55mm，轧制张力为430Kg ；按照图5的轧辊孔型进行图3固定滑杆2成品轧制，固定滑杆2横截面长度为5. 3mm、宽度为1. 34mm，轧制张力为270Kg，冷轧共分为5 个道次，轧程总变形量控制在75% (芯部滑杆1)、62% (固定滑杆2)；
(4)对冷轧成品进行矫直处理，矫直方式为横向、纵向7 15对矫直轮双向矫直， 矫直张力为380N ；(5)对矫直后的异型丝采用连续退火炉进行热处理，热处理温度为550°C、走带速度为2m/min、张力为300N ；(6)对热处理后的异型丝再进行抛光处理，采用连续抛光的方式用300目的布质抛光轮抛光，并进行正反两面抛光。采用上述加工方法生产出的异型丝，其抗拉强度Rm 1350MPa、弹性极限Rpatl5 885MPa、硬度Hv410、表面粗糙度Ra 0. 25 μ m、侧弯度2. Omm/m。实施例3选用lCrl8Nil2作为合金材料，按照热轧盘条一固溶处理一冷拔圆丝一固溶处理 —冷轧扁丝一固溶处理一冷轧异型丝一矫直一热处理一抛光的工艺流程，生产的异型丝工艺参数控制如下(1)对选用的lCrl8Nil2合金采用常规的热加工方法进行锻造及热轧，选择合适的锻造温度将钢锭锻造成一定规格的方坯，热轧成所需规格的线材，进行固溶处理，以此做为下步冷加工的坯料；(2)对热轧线材坯料进行冷拔加工，冷拔圆丝规格为Φ6.5πιπι(芯部滑杆1)、 Φ6. 7mm(固定滑杆2)，冷拔后进行固溶处理，再轧制成长宽比为1 1.4(芯部滑杆1)、 1 1.3(固定滑杆2)的扁丝，扁丝的截面积为成品丝最大截面积的3. 2倍(芯部滑杆1)、 4. 3倍(固定滑杆2)。同时，对轧制的扁丝再进行固溶处理，固溶处理温度为1100°C，保温时间为50min，经固溶处理的扁丝为冷轧异型丝成品做准备；(3)按照图4的轧辊孔型进行图2芯部滑杆1成品的轧制，芯部滑杆1横截面长度为7. Omm、宽度为1. 7mm，轧制张力为640Kg ；按照图5的轧辊孔型进行图3固定滑杆2成品轧制，固定滑杆2横截面长度为7. 2mm、宽度为1. 65mm，轧制张力为450Kg，冷轧共分为5个道次，轧程总变形量控制在62% (芯部滑杆1)、65% (固定滑杆2)；(4)对冷轧成品进行矫直处理，矫直方式为横向、纵向7 15对矫直轮双向矫直； 矫直张力为390N ；(5)对矫直后的异型丝采用连续退火炉进行热处理，热处理温度为580°C、走带速度为2. 5m/min、张力为350N;(6)对热处理后的异型丝再进行抛光处理，采用连续抛光的方式用320目的羊毛抛光轮抛光，并进行正反两面抛光。采用上述加工方法生产出的异型丝，其抗拉强度Rm 1400MPa、弹性极限Rptl. 05 1040MPa、硬度Hv 410、表面粗糙度Ra 0. 2 μ m、侧弯度2. 5mm/m。
权利要求
1.一种线性轴承用异型丝的生产方法，选用奥氏体不锈钢作为异型丝原料，采用常规的热加工方法对合金材料进行锻造及热轧，加工成相应的盘条，盘条经过固溶处理之后进行冷拔，其特征在于所采用的工艺流程为冷拔圆丝一固溶处理一冷轧扁丝一固溶处理一冷轧异型丝一矫直一热处理一抛光一成品，过程中各工序控制工艺参数如下(1)对热轧线材坯料进行冷拔加工，冷拔后进行固溶处理，再轧制成长宽比为 1 1.1 2的扁丝，扁丝的截面积为成品丝最大截面积的3 7倍，同时，对轧制的扁丝进行固溶处理，固溶处理温度为1000 1200°C，保温时间为30 60min，经固溶处理的扁丝为冷轧异型丝成品做准备；(2)按照图4的轧辊孔型进行图2芯部滑杆(1)成品的轧制，不同规格的芯部滑杆(1) 横截面长度为2. 5 22mm、宽度为1. 0 10. 0mm，轧制张力为150 1200Kg ；按照图5的轧辊孔型进行图3固定滑杆( 成品轧制，不同规格的固定滑杆( 横截面长度为2. 5 25mm、宽度为1. 0 10. 0mm，轧制张力为150 900Kg，以上规格的冷轧共分为4 6个道次，轧程总变形量控制在50% 80% ；(3)对冷轧成品进行矫直处理，矫直方式为横向、纵向7 15对矫直轮双向矫直，矫直张力为3OO 5OON ；(4)对矫直后的异型丝采用连续退火炉进行热处理，热处理制度为，温度500 620°C、 走带速度2 6m/min、张力200 400N ；(5)对热处理后的异型丝再进行抛光处理，采用连续抛光的方式用180 350目的软质抛光轮抛光，并进行正反两面抛光；采用上述加工方法生产出的异型丝，抗拉强度RmIlOO 1450MPa、弹性极限 Rpa05彡700MPa、硬度Hv380 450、表面粗糙度Ra彡0. 4 μ m、侧弯度彡3. Omm/m。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，连续抛光处理所用的软质抛光轮其材质为布质、羊毛。
全文摘要
一种线性轴承用的异型丝的加工方法，属于金属材料技术领域。本发明采用常规的冶炼方法冶炼异型丝所需合金，并通过热加工工艺将合金依产品要求加工成相应的盘条，盘条经过固溶处理之后进行冷拔加工，冷拔处理后的圆丝再轧制成扁丝，并使用与异型丝形状相对应的孔型进行轧制，最终的冷轧产品经过矫直、热处理和抛光处理。本发明的优点在于，解决了单一的冷拔工艺形状较复杂特别是局部厚度薄的异型丝模具加工困难、穿模难等问题，使异型丝的侧弯得到明显提升，同时矫直后热处理工艺的采用，弥补了冷轧态力学性能的不足，使生产的异型丝具有良好的综合性能，可适用于不同截面形状高精度异型丝的生产。
文档编号B21C37/04GK102513399SQ20111046157
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者傅祖明, 史世凤, 孙建周, 李振瑞, 秦力群, 胡博炜, 范强, 鄂志英 申请人:北京北冶功能材料有限公司