[发明专利]一种角接触球轴承套圈复合强化工艺

说明书

本发明提供了一种角接触球轴承套圈及其复合强化工艺，其特征在于：轴承套圈包括轴承钢基体、沟道及沟道两端部位的熔涂层，轴承套圈复合强化工艺包括轴承套圈喷砂处理、涂层预制备、涂层熔涂、等温淬火、深冷处理及回火工序。本发明将角接触球轴承套圈结构设计与复合强化工艺相统一，既可实现轴承套圈轴承钢基体的高强韧性，保持足够的硬度、刚度，实现轴承尺寸稳定性，又可使轴承套圈沟道及沟道两端部位的熔涂层具有高致密性、高耐磨性、高防腐性、高的界面结合强度、超低摩擦系数、无磁性性能，以满足高速角接触球轴承对轴承套圈运行特性的需求。

技术领域

本发明涉及一种角接触球轴承套圈及其复合强化工艺，属于轴承强化技术领域。

背景技术

高速精密角接触球轴承主要用于那些载荷较轻的高速旋转的场合，这种场合要求轴承具有的使用寿命。高精度、高转速、低温升、低振动的性能及一定的使用寿命。对角接触轴承本身材质进行热处理是现有轴承强化的常规手段，许多轴承研究者和生产者采用渗碳渗氮、碳氮共渗、镀膜等表面强化技术对轴承沟道或滚道部分进行强化，试图达到高速轴承对轴承套圈的品质和性能要求。专利申请号201510493669.3和201510493670.6分别提供了“一种轴承外圈滚道强化处理装置及处理方法”和“一种轴承外圈滚道强化处理装置及处理方法”，以实施离子注入或薄膜沉积处理，使轴承套圈的滚道获得均匀的注入剂量，形成沉积层，以确保强化处理效果。但是，现有的轴承热处理工艺及表面强化工艺不能将轴承套圈同时将高强高韧性、高刚度与轴承沟道和滚道的高耐磨性有效地统一起来，且表面强化层与轴承基体的界面结合强度低，在使用过程中易于产生剥落或脆裂失效，不能满足高速轴承的应用条件。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供了一种角接触球轴承套圈及其复合强化工艺，根据高速球轴承的工况条件，将角接触球轴承套圈结构设计与复合强化工艺相统一，既可实现轴承套圈轴承钢基体的高强韧性，保持足够的硬度、刚度，实现轴承尺寸稳定性，又可使轴承套圈沟道及沟道两端部位（轴承外圈的内孔或轴承内圈的外圆）的熔涂层具有高致密性、高耐磨性、高防腐性、高的界面结合强度、超低摩擦系数、无磁性性能，以满足球轴承对轴承套圈高速运行特性的需求。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种角接触球轴承套圈及其复合强化工艺，轴承套圈之外圈结构包括轴承钢基体以及分别设置于内孔部分的沟道和沟道两端部位的熔涂层，轴承内圈包括轴承钢基体以及分别设置于外圆部分的沟道和沟道两端部位的熔涂层，所述的轴承套圈复合强化工艺包括轴承套圈喷砂处理、涂层预制备、涂层熔涂、等温淬火、深冷处理及回火工序，以满足轴承对轴承套圈高速运行特性的需求。

进一步，所述的轴承套圈的熔涂层的粉末材料成分：C：0.5~1.1wt%，Si: 3.5~5.5wt%，B:3.0~4.5wt%，Cr：14.0~20.0wt%，Fe:≤17.0wt%，TiC：≤5.0 wt %，TiN：≤5.0 wt%，余量：Ni，熔覆厚度：0.3~1mm。

进一步，轴承套圈复合强化工艺，其具体步骤：

S1 轴承套圈喷砂处理：将所述的轴承套圈待涂覆部位进行喷砂洁净粗糙化处理，使之除油除锈，并粗糙化，达到sa3.2的要求。

S2 涂层预制备：选取所用粉末，按预喷涂底层-轴承套圈感应加热预热-喷涂工作层的工序顺序实施，所用工艺为高能火焰喷涂。

S3 涂层熔涂：采用感应加热方式对轴承套圈涂覆层进行熔涂，使涂层致密、硬化，并与轴承钢基体形成牢固的冶金-化学结合。

S4 等温淬火：将已熔涂完的轴承套圈温度降至810~830℃时，置入温度为220~320℃的淬火油中，并持续保温60~180分钟，而后空冷至室温。

S5 深冷处理：将轴承套圈在-196℃的液氮中冷却60~240小时，实现轴承钢基体的残余奥氏体向马氏体的转变，并改善熔涂层本身及与界面结合的应力状态。