[发明专利]一种轴承钢和耐磨轴承的制造工艺方法

说明书

 

技术领域

本发明公开了一种轴承钢和耐磨轴承的制造工艺方法，特别涉及一种短流程制造耐磨轴承的工艺方法，属于材料加工及工程制造技术领域。

 

背景技术

轴承是各类机械装备的重要基础零部件，它的精度、性能、寿命和可靠性对主机的精度、性能、寿命和可靠性起着决定性的作用。在机械产品中，轴承属于高精度产品，不仅需要数学、物理等诸多学科理论的综合支持，而且需要材料科学、热处理技术、精密加工和测量技术、数控技术和有效的数值方法及功能强大的计算机技术等诸多学科为之服务，因此轴承又是一个代表国家科技实力的产品。轴承的生产包括坯料浇注、锻造、粗加工、热处理和精加工，普通方法生产轴承，周期长，工艺复杂，材料利用率低，能耗高。

为了提高轴承质量，中国发明专利CN103170599A公开了一种铜衬轴承的离心浇注工艺，其步骤：先将按设计制造的轴套（6）外圆倒角，其内孔直径按等于铜衬（8）的外径来确定，内孔表面粗糙度为Ra10，并用汽油清洗内孔；然后在内孔中加入铸造青铜，其重量等于按所浇注体积计算重量与加工余量之和，同时还加入体积比为2:1的硼砂和木炭粉，硼砂加入前需经过100℃烘干且保温20～30分钟，木炭粉加入前需经过320℃烘干且保温20～30分钟；然后分别在轴套（6）两端焊上开有透气孔（9）的钢板（4）进行封口；将封好口的轴套（6）放入电炉中加热至920℃±10℃，保温40～50分钟后再加热至1100℃±10℃，经保温40～45分钟后，轴套（6）在保持其轴线水平的状态下从电炉中取出；再将轴套（6）装夹在浇注机（2）的锥形夹头（5）上，在转动中使铜衬（8）得到均匀凝固，开启液压装置（11），使尾架（10）向左位移顶紧轴套（6），启动电机（1），带动主轴（3）和轴套（6）以1400～1500转/分回转，在转了15～35秒后，开启冷却系统（7）进行冷却，在冷却状态下再回转3分钟后卸下轴套（6），在车床上用割刀割去轴套（6）两端的钢板（4），铜衬轴承的离心浇注工艺完成。中国发明专利CN1880493还公开了一种锡基轴承合金，该合金由重量百分比为 5.5％～6.5％的铜、重量百分比为10％～1 3％的锑、重量百分比为 0.3％～0.8％的锌和锡组成，本发明还提供了该锡基轴承合金的制备方法，先将50％的锡、全部的铜和锑一起放入炉中混熔，完全熔化后，在500～550℃时，加入全部的锌，锌完全熔化后再加入剩余的锡，合金全部熔完后，搅拌静置15～30分钟，最终浇铸温度为360～450℃。该发明提高了锡基合金的强度和硬度，能缩小凝固温度范围，改善流动性，减少分散缩孔，降低合金液中的气体含量，减少铸件中气孔缺陷，同时由于银的加入明显的提高了合金的耐腐蚀性能、抗氧化性能和均匀性，提高了合金的韧性和强度。中国发明专利CN1800668还公开了一种复合滑动轴承材料及其制备方法。该发明复合滑动轴承材料，包括有普通巴氏合金及碳纳米管，其中普通巴氏合金为基体，碳纳米管为增强体。上述普通巴氏合金为铅或锡基合金。该发明的制备方法，普通巴氏合金基体与碳纳米管增强体通过电沉积而复合在一起，电沉积方法包括有如下步骤：1) 将普通滑动轴承钢背进行镀前处理；2)在电镀槽的镀液中施镀。上述普通滑动轴承钢背进行镀前处理为采用10g/L金属清洗剂在超声波中清洗数分钟，再经自来水漂洗。镀液包括有如下组份：Sn(BF4)2：8～12g/L，Pb(BF4)2： 3～6g/L，HBF：350～420g/L，明胶：4g/L，碳纳米管：0.5～1g/L。本发明的复合滑动轴承材料承载能力高，使用寿命长，本发明的制备方法简单实用。中国发明专利CN101186995还公开了一种中碳轴承钢及其制造方法，中碳轴承钢的化学成分范围按重量百分比计为：C：0.50～1.0％、Si：0.60～1.50％、Mn： 0.50～1.20％、Mo：0.15～1.0％、V：0.15～1.0％、Cr、Ni≤0.30％、Cu≤0.15％、S≤ 0.025％、P≤0.025％、B：0.0005～0.0035％、[O]≤15×10-6、[H]≤2×10-6，余为Fe和不可避免的杂质。该发明还提供了所述轴承钢的制备方法，采用该制造方法可生产规格Φ 30～260mm的圆钢。采用该轴承钢可代替G20CrNi2Mo等渗碳轴承钢及其应用，可在轧钢机等领域代替进口轴承，降低轴承生产成本和使用成本。中国发明专利CN102699104A还公开了一种G20CrNiMo轴承钢管的制备方法。步骤：将G20CrNiMo圆钢在1150-1200℃下穿孔，得到管坯，控制穿孔偏心率小于8%以及控制管坯表面瑕疵；将管坯送入加热炉加热至860-880℃并且保温40-80min，随炉降温至670-700℃时继而保温280-320min，以45-55℃/h的降温速率降温至150℃时出炉，得到退火管坯；将退火管坯酸洗、磷化和皂化润滑，得到待轧管坯；将待轧管坯引入轧管机轧制，轧管机的机头架往复次数为55-65次/min，管坯的每次的送进长度为6-8㎜，得到轧制管；将轧制管引入加热炉加热至680-710℃并且保温45-60min，随炉冷却至常温后出炉，得到G20CrNiMo轴承钢管。可承受强烈的冲击载荷，体现耐磨性，保障轴承的寿命。中国发明专利CN102605256A还公开了一种掺稀土轴承钢及其制备方法，其化学成分按重量百分比计为：由下列重量百分比的组分组成：C：0.90～1.05﹪；Cr：1.4～1.65﹪；Si：0.15～0.35﹪；Mn：0.45～0.5﹪；Mo：≤0.10﹪；Ce≤0.015﹪；Y≤0.015﹪；Ni≤0.25﹪；Cu≤0.25﹪；P≤0.004﹪；S≤0.004﹪；O≤0.0008﹪；余量为Fe和不可避免的杂质。上述一种掺稀土轴承钢的制备方法，包括以下步骤：a)按重量百分比称取各组分；b)真空感应熔炼；c)浇注重熔电极棒；d)电渣重熔获得钢锭；e)均匀化热处理；f)锻造轴承加工用棒材；g)球化热处理。该发明的材料具备良好的综合力学性能，耐磨、机械加工性能好、尺寸稳定性高；由该材料加工的轴承具有高尺寸精度、高表面光洁度、高尺寸稳定性性、优良的抗冲击性能、高疲劳寿命、高耐磨性。中国发明专利CN102444671A还公开了一种复合型滑动轴承及其制备方法，所述的复合型滑动轴承包括外材层与内材层，所说的内材层表面有多个高出内材层的峰谷波浪，所说的外材层表面有多个与内材层峰谷—谷峰紧密相依浑然一体的波浪形冶金结合面。该发明的复合型滑动轴承在外材层与内材层的结合面上经爆炸焊接形成高出内材层的多个波浪状的突起峰谷，外材层与内材层的结合面谷峰—峰谷紧密贴合，形成材质相互渗透浑然一体的冶金结合面，外材层与内材层不会发生任何滑移。可以进行任何形式的机械加工，承载大，结合牢固不脱离，可以根据产品机械性能要求选择任意两种或多种机械性能材料焊接。中国发明专利CN103276238A还公开了一种铜基合金滑动轴承的制备方法，首先在铜基合金原料中加入镧铈混合稀土金属，并通过喷射沉积制备成制备轴承合金本体；然后制备涂层材料并通过等离子喷射法完成涂层。该发明的滑动轴承相比传统的铸造铜基合金在耐磨性能上有明显提高，磨损率则大幅降低，相应的涂层也具有优越的摩擦学性能。中国发明专利CN101935775A还公开了一种含稀土的轴承合金，含有锑、铜、稀土和锡，其中，所述的锑在所述的轴承合金中的重量百分比为7～15％，所述的铜在所述的轴承合金中的重量百分比为4～10％，所述的稀土在所述的轴承合金中的重量百分比为0.001～2.0％，余量为所述的锡。该发明还提供了一种含稀土的锡基轴承合金材料的制备方法，该发明的轴承合金常温硬度可达31.3HB、抗压强度可达133.7MPa，抗压屈服强度可达54.5MPa。相比现有的锡基轴承合金，该轴承合金具有更好的硬度和强度，具有良好的热强性和高温稳定性，能提高轴承的耐磨性和抗疲劳性能，比较适应用于大型发电机、压缩机、汽轮机等高速、高载设备的轴承。中国发明专利CN103014536A还公开了一种高碳铬不锈轴承钢及制备方法，其组成按重量百分比为，0.9-0.95%的碳，0.80-0.85%的硅，0.3-0.35%的锰，小于0.025%的硫，小于0.02%的磷，0.15-0.3%的钼，3.5-4.0%的铬，0.01-0.02%的氮，0.1-0.2%的镍，0.02-0.03%的铌，0.02-0.03%的钒及余量的铁。通过该技术方案，有利于脱氧效果，提高轴承钢的洁净度，降低轴承钢中的氧含量。中国发明专利CN102899550A还公开了一种耐高温自润滑轴承材料及其制备方法，主要是以06Cr19Ni10不锈钢粉为基体材料，选用高纯度（≥95％）的Cu、Mo、Co金属粉体为增强相，选用MoS₂、CaF₂为润滑减磨相，同时添加适量的硬脂酸钠作为粘结剂，采用冷压成型、无压真空烧结工艺制备而成。用该发明方法制备得到的高温自润滑轴承材料在600℃的高温环境下仍然具有较低的摩擦系数以及良好的耐磨损性能，可应用于钢铁、冶金等重型机械装备中，特别适合要求无油润滑的场合。中国发明专利CN101709412A还公开了一种镍基轴承保持架材料及其制备方法，该保持架材料由以下重量百分含量的组分制备而成：镍65％～70％、铬5％～12％、银2％～8％、二硫化钼16％～22％。制备方法包括混合工序、成形工序、烧结工序，首先按重量百分含量准确称取镍粉、铬粉、银粉和二硫化钼粉，混匀；之后经压制成形，制成坯料；坯料再经真空烧结，制得轴承保持架材料。采用本发明的轴承保持架材料制成的轴承保持架在轴承处于400℃高温、10^-4～10^-6Pa高真空环境中时，具有自润滑功能，可保证轴承的正常运转。