[发明专利]一种高性能轴承基体多能场协同成形制造方法

说明书

本发明公开了一种高性能轴承基体多能场协同成形制造方法，包括以下步骤：S1、采用冷轧环工艺成形轴承基体；S2、对轴承基体同步施加电脉冲和磁脉冲，进行电磁耦合辅助处理；S3、对轴承基体进行复相组织调控热处理，以获得马贝复相组织；S4、对轴承基体同步施加电脉冲和磁脉冲，进行电磁耦合强化处理。本发明综合利用力场、电场、磁场、热场多能场协同作用，在传统热场基础上引入力场和电磁场对基体组织性能进行多尺度调控，从而显著提升组织稳定性、结构强韧性和性能一致性。

技术领域

本发明属于轴承制造技术领域，具体涉及一种高性能轴承基体多能场协同成形制造方法。

背景技术

以高速机床主轴承、航空发动机轴承为代表的高端轴承，常在极端严苛工况下服役，对寿命和可靠性的要求极高，是我国高端装备自主研制与国产化的“卡脖子”部件。轴承通常由内、外环形基体、滚动体和保持架所组成。其中，包含着滚道的环形基体是轴承的核心构件，其组织稳定性、结构强韧性和性能一致性是决定轴承服役寿命的关键。

轴承基体的成形制造工艺直接决定着其组织状态和服役性能，因此如何通过成形制造工艺来改善其综合性能保障轴承稳定服役是迫切需要解决的技术问题。然而，目前轴承基体的传统成形制造工艺已不能满足其高性能服役需求，传统成形制造工艺存在以下缺陷：1、因其惯常采用热锻成形，导致基体晶粒组织粗大，流线缺失，严重削弱了基体的强韧性能；2、因其一直延用马氏体淬回火工艺，所获单一的马氏体强化相致使基体强韧性配比差，而较高含量的亚稳相残余奥氏体难以保障基体组织稳定性。由此可见，传统成形制造工艺仅利用力场实现基体成形，通过热场调控基体晶粒尺寸、亚稳组织和残余应力，导致效果十分有限且难以大幅提升。此外，基体在成形制造过程中由于力场、热场不均导致的性能离散问题也无法得到有效解决。鉴于上述原因，迫切需要引入多能场实现轴承基体组织稳定性、结构强韧性和性能一致性的协同调控。

发明内容

针对上述现状，本发明提供一种高性能轴承基体多能场协同成形制造方法，它综合利用力场、电场、磁场、热场多能场协同作用，在传统热场基础上引入力场和电磁场对基体组织性能进行多尺度调控，从而显著提升组织稳定性、结构强韧性和性能一致性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高性能轴承基体多能场协同成形制造方法，包括以下步骤：

S1、采用冷轧环工艺成形轴承基体；

S2、对轴承基体同步施加电脉冲和磁脉冲，进行电磁耦合辅助处理；

辅助电脉冲处理过程包括：设置脉冲峰值电流其中，R和r分别为轴承基体的外径和内径，J为通过轴承基体的脉冲电流密度，J的取值为1×10⁶A/m²～2×10⁶A/m²，使脉冲电流通过轴承基体的方向平行于轴承基体的轴向，在常温下对轴承基体施加60个及以上电脉冲作用，单个电脉冲作用的时间为0.01～1s，每施加完一次电脉冲作用后间歇0.1s～1s；

辅助磁脉冲处理过程包括：在磁饱和强度1.2～2.5T、磁场频率1.5～4Hz的条件下对轴承基体进行90～120s磁脉冲处理；

S3、对轴承基体进行复相组织调控热处理，以获得马贝复相组织；

S4、对轴承基体同步施加电脉冲和磁脉冲，进行电磁耦合强化处理；

强化电脉冲处理过程包括：对轴承基体进行60～300次连续电脉冲处理，两次连续电脉冲处理间隔5～60s，单次连续电脉冲处理中，电流密度低于1×10⁶A/m²，单个电脉冲的作用时间为0.01s～1s，施加2～16个电脉冲；

强化磁脉冲处理过程包括：在磁场感应强度0.5～3T、磁脉冲频率1～100Hz的条件下对轴承基体进行60～480s磁脉冲处理。