[發(fā)明專(zhuān)利]滾動(dòng)軸承構(gòu)件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380016441.4
• 申請(qǐng)日: 2013-03-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104246255B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 埃德加·施特賴(lài)特;奧斯卡·貝爾
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 舍弗勒技術(shù)股份兩合公司
• 主分類(lèi)號(hào): F16C33/64
• 分類(lèi)號(hào): F16C33/64
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11219
• 代理人: 車(chē)文,張建濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種滾動(dòng)軸承構(gòu)件，尤其是滾動(dòng)軸承的軸承圈。

背景技術(shù)

用于滾動(dòng)負(fù)載的機(jī)器元件例如由EP 1 774 187B1以及由EP 1 774 188B1公知。在此涉及由具有馬氏體結(jié)構(gòu)的鋼構(gòu)成的滾動(dòng)軸承元件，尤其是軸承圈，其具有熱化學(xué)地產(chǎn)生的、富含氮的邊緣層。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的任務(wù)是相對(duì)于提到的現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)一步改進(jìn)滾動(dòng)軸承構(gòu)件。

根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的滾動(dòng)軸承構(gòu)件來(lái)解決。滾動(dòng)軸承構(gòu)件優(yōu)選構(gòu)造為軸承圈，并且具有如下特征：

-滲氮的(aufgestickt)、具有從外向內(nèi)減小的氮含量的邊緣區(qū)，

-具有至少近似恒定的硬度的核心區(qū)，

-在邊緣區(qū)中從外向內(nèi)減小的殘余壓應(yīng)力(Druckeigenspannung)，

-在0.04mm的深度中的870HV 0.3至1000HV 0.3的硬度(接下來(lái)也被稱(chēng)為邊緣硬度)，

其中，

-0.3mm的深度中的硬度比邊緣硬度小最多250HV 0.3。

本發(fā)明從如下思想出發(fā)，即，在安全性很重要的應(yīng)用中，例如在航空運(yùn)輸中的機(jī)器元件中，除了盡可能高的使用壽命之外還要求有很高程度的損壞容忍度。如果在個(gè)別情況下出現(xiàn)首先局部的小損壞，那么機(jī)器元件的功能作用必須至少維持到能無(wú)危險(xiǎn)地停止相應(yīng)的設(shè)備(例如，在飛機(jī)的情況下為到達(dá)目標(biāo)機(jī)場(chǎng))。為此，除了盡可能早地識(shí)別剛開(kāi)始的損壞之外還需要所有構(gòu)件的高損壞容忍度。

在具有滲碳的邊緣區(qū)的滾動(dòng)軸承部件的情況下，通過(guò)根據(jù)本發(fā)明限定的關(guān)于40μm的深度的最少870HV 0.3且最大1000HV 0.3的硬度，殘余應(yīng)力分布也以如下程度來(lái)限定，即，使得在滲氮區(qū)的由損壞導(dǎo)致的中斷的情況下產(chǎn)生的剪切應(yīng)力限定為使在翻轉(zhuǎn)應(yīng)力下的損壞擴(kuò)展不明顯快于在未滲氮的邊緣區(qū)的情況下的損壞擴(kuò)展。此外，具有升高的硬度的滲氮材料也會(huì)失去延展性；減小的延展性也意味著對(duì)損壞擴(kuò)展的更小的阻力。

通過(guò)邊緣硬度的所說(shuō)明的邊界以及通過(guò)將核心區(qū)中的最小硬度與邊緣硬度之間的最大差限定為250HV 0.3，提供了如下構(gòu)件，該構(gòu)件以最優(yōu)方式遵守對(duì)抵抗損壞產(chǎn)生的高阻力的要求(即足夠的硬度和殘余壓應(yīng)力)以及對(duì)同時(shí)抵抗損壞擴(kuò)展的要求(即高的延展性和不太高的殘余應(yīng)力)。在0.3mm的深度中，以HV 0.3計(jì)的硬度大于0.04mm的深度中的硬度的優(yōu)選75％，尤其是80％。在有利的設(shè)計(jì)方案中，在滾動(dòng)軸承構(gòu)件的表面上的殘余壓應(yīng)力的絕對(duì)值是最小500MPa且最大1000MPa。在0.05mm的深度中的殘余壓應(yīng)力的值小于在表面上的殘余壓應(yīng)力的值的優(yōu)選60％，尤其是50％。

滾動(dòng)軸承構(gòu)件的邊緣區(qū)中的殘余壓應(yīng)力至少在滾動(dòng)軸承構(gòu)件的未機(jī)械負(fù)載的狀態(tài)下存在，其中，在從屬權(quán)利要求中的所有與此相關(guān)的說(shuō)明也都涉及滾動(dòng)軸承構(gòu)件的未機(jī)械負(fù)載的狀態(tài)。

在優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，低于邊緣區(qū)中的氮含量的最大值的80％的深度相應(yīng)于殘余壓應(yīng)力為最大殘余壓應(yīng)力的80％的深度的至少1.75倍，尤其是至少2倍，例如3倍。

低于邊緣區(qū)中的氮含量的最大值的80％的深度，即所謂的80％氮邊界相應(yīng)于殘余壓應(yīng)力低于邊緣區(qū)中的最大殘余壓應(yīng)力的值的80％(80％殘余壓應(yīng)力邊界)的深度的優(yōu)選最多8倍，尤其最多4倍。因此，根據(jù)不同的可行實(shí)施形式，80％氮邊界位于80％殘余壓應(yīng)力邊界的1.75倍至4倍之間的范圍中或者2倍至4倍之間的范圍中或者3倍至4倍之間的范圍中或者1.75倍至8倍之間的范圍中或者2倍至8倍之間的范圍中或者3倍至8倍之間的范圍中。

通過(guò)在殘余壓應(yīng)力以及氮含量的分布以所說(shuō)明的方式確定出邊界的同時(shí)對(duì)硬度以及硬度差的所提到的限定，提供了如下滾動(dòng)軸承構(gòu)件，該滾動(dòng)軸承構(gòu)件同樣遵守對(duì)延展性和硬度的競(jìng)爭(zhēng)性的要求。尤其是給出了抵抗?jié)B氮區(qū)在翻轉(zhuǎn)應(yīng)力下的局部中斷(“損壞”)的擴(kuò)展的高容忍度以及在很困難的條件(例如在油流中存在污染)下的長(zhǎng)的使用壽命。

制成滾動(dòng)軸承構(gòu)件的金屬材料例如是具有名稱(chēng)M50(AMS 6490/6491、80MoCrV 42-16)或者M(jìn)50NIL(AMS 6278、13MoCrNiV 42-16-14)的鋼。其他可使用的材料在開(kāi)頭引用的現(xiàn)有技術(shù)中進(jìn)行了說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

接下來(lái)借助附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明的實(shí)施例。其中：

圖1以示意性的截面圖示出第一滾動(dòng)軸承；

圖2以橫截面圖示出第二滾動(dòng)軸承的軸承圈；

圖3以原理圖示出在中斷的有殘余應(yīng)力的層的情況下剪切應(yīng)力的構(gòu)造；

圖4示出滾動(dòng)軸承構(gòu)件的硬度分布；