[发明专利]一种提高滚动轴承疲劳寿命的轴承元件的加工处理工艺

说明书

本发明公开了一种提高滚动轴承疲劳寿命的轴承元件的加工处理工艺，涉及轴承加工技术领域，具体工艺方法如下：1）加工制得预处理碳纤维粉末；2）对轴承元件进行加工预处理；3）制得半成品轴承元件；4）在半成品轴承元件表面形成沉积层，即可获得成品的轴承元件。本发明提供的加工处理工艺，使得轴承元件在运行过程中，在载荷作用下不易出现微裂纹的萌生以及扩展，从而使得滚动轴承的疲劳寿命得到显著提升。

技术领域

本发明属于轴承加工技术领域，具体涉及一种提高滚动轴承疲劳寿命的轴承元件的加工处理工艺。

背景技术

轴承是当代机械设备中一种非常重要零部件。它的主要功能是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。因此，轴承的应用相当广泛。按运动元件摩擦性质的不同，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两大类。其中滚动轴承一般由外圈、内圈、滚动体和保持架四部分组成，严格的说是由外圈、内圈、滚动体、保持架、密封、润滑油六大件组成。简单来说，只要具备外圈、内圈、滚动体就可定义为滚动轴承。

滚动轴承是关键的机械部件，广泛应用于高档数控装备、交通运输工具、航天设别。高速电主轴等机床关键部件的大量使用，对滚动轴承的使用寿命、动态性能、精度等指标提出了很高的要求，而轴承的工作寿命是轴承性能的重要指标，国产滚动轴承的使用寿命与进口轴承尚存在较大差距，这与建设经济强国是不相称的。因此，必须大力研发长寿命高端轴承，成为长寿命高端轴承生产国与出口大国，成为轴承生产强国。例如中国专利CN201310217528X公开了一种滚动轴承套圈滚道离子注入与沉淀复合处理方法，该技术工艺通过对滚动轴承内外滚道采用进行处理，使得轴承的工作面硬度、抗磨损、耐腐蚀、抗疲劳性能得到显著提高，摩擦系数明显降低，从而非常有效地延长轴承使用寿命；通过提高轴承的工作面硬度以及降低摩擦系数，是一种简单高效的延长轴承使用寿命的方法，但是，高硬度轴承在工作过程中，接触载荷作用下易发生应力突变和应力集中，从而造成轴承中易出现微裂纹，并且微裂纹沿深度方向和长度方向扩展，从而导致轴承寿命的减少。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种提高滚动轴承疲劳寿命的轴承元件的加工处理工艺。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种提高滚动轴承疲劳寿命的轴承元件的加工处理工艺，具体加工方法如下：

1）将碳纤维均匀缠绕在高纯石墨制成的石墨框上，要保证碳纤维处于拉紧状态，并且碳纤维不会有破损，将形成的纤维预制体置于化学气相沉积反应炉内，先驱体源物质为丙烯，流量为10-15sccm，氩气为稀释气体，流量为80-100sccm，沉积温度为900-950℃，沉积时间4-6min，待处理结束后，将表面沉积有热解炭界面层的碳纤维预制体置于管式炉中，在氩气气氛中，1800-1830℃热处理1-2h，随炉冷却至室温，将碳纤维从石墨框取下，粉碎研磨后得到粒度为100-150nm的预处理碳纤维粉末；本发明中，通过将碳纤维缠绕在石墨框，然后在碳纤维表面沉积形成热解炭界面层，然后经过高温热处理，使得碳纤维表面光滑，并且纤维排列规则而有序；

2）将待处理滚动轴承元件置于超声波清洗机中，清洗介质为丙酮，清洗时间10-15min，清洗温度20-25℃，待清洗结束后放入加热炉中进行烘干加热，加热温度为200-230℃，加热时间30-50min，将加热后的轴承元件的温度维持在150-170℃，向高能喷丸机中弹丸仓内加入预处理碳纤维粉末，预处理碳纤维粉末的添加量占弹丸总重量的8-12%，弹丸的直径为0.8-1.2mm，然后对轴承元件进行喷丸处理，待喷丸结束后，再次对轴承元件进行超声清洗，得到预处理轴承元件；本发明中，通过向高能喷丸机的弹丸仓内添加制备的预处理碳纤维粉末，利用高能喷丸使弹丸冲击轴承元件表面，从而在轴承元件表面形成表面光滑的预处理碳纤维层；