球的材料

滾動軸承用球的精度(球形誤差)達到了超微米領域，對球的材料、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）；當然也有其他各種材料的球，如硬質合金、玻璃、塑料、碳素鋼球等。更特殊球有多孔球、空心球、球磨機用球、拋光裝置用球等等，多孔球應用于推桿、球閥等；空心球應用于飛機發動機；球磨機用球用于顏料、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準

鋼球的特性指標

1、幾何精度

表2 形狀誤差和表面粗糙度

1）球直徑變動量ΔDws

把一個鋼球置于平面和與平面相垂直的測頭之間，改變鋼球的方向進行測量，求出此時鋼球直徑Z大值與Z小值的差(二點接觸法)。測頭采用指針式測微儀或電子測微儀，測量儀器的精度按照球的等級分為0.1 ~0.02微米。

2）球形誤差ΔRSw

采用圓度儀或輪廓儀測量，測量截面必須不少于3個截面。

3）批直徑變動量VDwL

球與球的直徑不完全相同，將一個球置于平面和與平面相垂直的測頭之間，改變球的方向進行測量，此時測出的Z大值與Z小值的算術平均值稱為球的平均直徑。將預先測定平均直徑的球作為標準球，采用指針測微儀或電子測微儀測量后與標準球相比較。批直徑差是批內Z大球的平均直徑與Z小球的平均直徑之差，它表示該批內球平均直徑的變動量。

4）表面粗糙度Ra

采用表面粗糙度測量儀或雙筒顯微鏡測量，其合格判定可依據CSBTS TC98.63—1999《滾動軸承  鋼球表面粗糙度  技術條件》相關內容或依據內控標準。

2、波紋度

用于計算機HDD主軸電機及用于VTR磁鼓的主軸軸承要求要具有較高的旋轉精度與極小振動。高速旋轉的軸承如果產生振動，HDD就會產生讀值誤差，也會影響VTR的圖像和音質。對這類軸承的球除了GB/T 308.1—2013規定的尺寸精度(球直徑變動量、球形誤差、批直徑變動量)要求之外，還有波紋度的要求。

如果用圓度測量儀將球放大20萬倍測量其形狀，在圓周方向上有各種各樣的波形。波紋度是球表面上各點的波幅，在波幅上有各種高低相間由細到長的波形(球1個圓周的波幅如圖所示)。波紋度用球波紋度儀測量。讓球以一定的速度旋轉，觸針接觸球面，將觸針的移動變成電信號，測量球每個圓周的波幅大小及波幅變化的速度。球每個圓周上凹凸波的數量由細到長被分成幾個區域進行研究。

球一個圓周的波幅

3、疲勞壽命

球的疲勞壽命試驗通過振動壽命試驗機進行試驗，壽命與材料的純度、球的組織（基體的強度）有關。

4、尺寸穩定性

滾動軸承用球要求具有較高的尺寸精度且長時間不會發生變化，殘留奧氏體分解會引起尺寸的隨時間的變化，因此必須嚴格控制其含量。

為了延長鋼球的壽命，材料的純度隨著精煉技術的發展不斷提高，目前幾乎已經達到極限，今后需要在新鋼種的開發和熱處理工藝上不斷的探索。另外，越來越多的關注軸承的動態振動性能，軸承產生振動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，因此使用的球多數要求圓度在0.05微米以下。

（來源：軸承雜志社）