[发明专利]一种提高轴承寿命的全方位离子注入方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高轴承寿命的方法。

背景技术

轴承一直是我国重点强调发展的战略性基础产业，但目前轴承产业的特点是大而不强，轴承制造企业有近2000家，但行业集中度较低，产值前30位的企业市场份额不足40％。产品以中低端轴承为主，高端轴承制造能力缺失。目前，轴承存在的最大问题是寿命不足。

目前，已有的技术研究主要集中于离子注入对轴承材料的性能的改善，还没有研究将全方位离子注入技术应用与轴承内外圈的强化处理来提高轴承的寿命，也没有相关的报道。

发明内容

本发明的目的是要解决现有轴承存在寿命短，表层硬度低的问题，而提供一种提高轴承寿命的全方位离子注入方法。

一种提高轴承寿命的全方位离子注入方法具体是按以下步骤完成的：

一、超声清洗：将待处理的轴承内圈和待处理的轴承外圈分别放入到纯度高于99.0％的乙醇溶液中超声清洗两次，每次超声清洗时间为15min～20min，得到超声清洗后的轴承内圈和超声清洗后的轴承外圈；

二、将超声清洗后的轴承内圈放入到真空室中：将超声清洗后的轴承内圈装夹到轴承内圈保护结构中，然后将轴承内圈保护结构的金属杆与真空室的旋转靶台相连接；

三、轴承内圈外表面氮离子注入：在旋转靶台匀速旋转的同时，通过射频辉光放电在真空室中产生氮气等离子体，然后在氮气的流量为10sccm～100sccm，氮气的气压在0.1Pa～0.6Pa，射频功率为0.1kW～1kW，注入电压为20kV～40kV，注入频率为50Hz～300Hz，注入脉宽为5μs～50μs和注入时间为1h～5h的条件下对超声清洗后的轴承内圈外表面进行氮离子注入，即完成轴承内圈外表面的氮离子注入；

四、将超声清洗后的轴承外圈放入到真空室中：将超声清洗后的轴承外圈装在轴承外圈保护套的保护槽中，再将保护槽盖板盖在保护槽上面，再使用螺钉将保护槽和保护槽盖板紧固，再将轴承外圈保护套与真空室的旋转靶台相连接；

五、轴承外圈内表面氮离子注入：在旋转靶台匀速旋转的同时，通过射频辉光放电在真空室中产生氮气等离子体，然后在氮气的流量为10sccm～100sccm，氮气的气压在0.1Pa～0.6Pa，射频功率为0.1kW～1kW，注入电压为20kV～40kV，注入频率为50Hz～300Hz，注入脉宽为5μs～50μs和注入时间为2h～8h的条件下对超声清洗后的轴承外圈内表面进行氮离子注入，即完成轴承外圈内表面氮离子注入。

本发明的优点：

一、本发明的靶台是以一定速度在注入过程中一直保持旋转，因此可以克服等离子体密度分布带来的不均匀性；通过控制注入时间可以来改变注入剂量，获得不同注入剂量的表面强化效果；

二、本发明轴承外圈内表面氮离子注入过程中，由于靶台与轴承外圈形成的电场可以使入射离子运动轨迹发生偏转而注入到外圈滚道；通过外圈滚道的不断旋转，可以使滚道圆周上的注入均匀性得到保证；通过控制注入时间可以来改变注入剂量，获得不同注入剂量的表面强化效果；

三、本发明可提高轴承的表层硬度1倍～2倍，轴承的寿命提高了2.8倍～3.5倍。

本发明可获得一种提高轴承寿命的全方位离子注入方法。

附图说明

图1为具体实施方式一所述的轴承内圈保护结构的结构示意图，图1中1为金属杆，2为螺母，3为垫片，4为轴承内圈；

图2为具体实施方式一所述的轴承外圈保护套的结构示意图；图2中5为轴承外圈，6为保护槽，7为保护槽盖板，8为螺钉；

图3为试验一中完成全方位氮离子注入后的轴承疲劳寿命测试结果的威布尔分布曲线；

图4为试验一中未进行全方位氮离子注入后的轴承疲劳寿命测试结果的威布尔分布曲线。

具体实施方式

具体实施方式一：结合，图1和图2，本实施方式是一种提高轴承寿命的全方位离子注入方法具体是按以下步骤完成的：

一、超声清洗：将待处理的轴承内圈和待处理的轴承外圈分别放入到纯度高于99.0％的乙醇溶液中超声清洗两次，每次超声清洗时间为15min～20min，得到超声清洗后的轴承内圈和超声清洗后的轴承外圈；

二、将超声清洗后的轴承内圈放入到真空室中：将超声清洗后的轴承内圈装夹到轴承内圈保护结构中，然后将轴承内圈保护结构的金属杆1与真空室的旋转靶台相连接；