[發(fā)明專利]一種提高軸承壽命的全方位離子注入方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410583301.1
• 申請(qǐng)日: 2014-10-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104342629A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王浪平;王小峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C14/48
• 分類號(hào): C23C14/48
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 牟永林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種提高軸承壽命的方法。

背景技術(shù)

軸承一直是我國(guó)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)發(fā)展的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，但目前軸承產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)是大而不強(qiáng)，軸承制造企業(yè)有近2000家，但行業(yè)集中度較低，產(chǎn)值前30位的企業(yè)市場(chǎng)份額不足40％。產(chǎn)品以中低端軸承為主，高端軸承制造能力缺失。目前，軸承存在的最大問(wèn)題是壽命不足。

目前，已有的技術(shù)研究主要集中于離子注入對(duì)軸承材料的性能的改善，還沒(méi)有研究將全方位離子注入技術(shù)應(yīng)用與軸承內(nèi)外圈的強(qiáng)化處理來(lái)提高軸承的壽命，也沒(méi)有相關(guān)的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有軸承存在壽命短，表層硬度低的問(wèn)題，而提供一種提高軸承壽命的全方位離子注入方法。

一種提高軸承壽命的全方位離子注入方法具體是按以下步驟完成的：

一、超聲清洗：將待處理的軸承內(nèi)圈和待處理的軸承外圈分別放入到純度高于99.0％的乙醇溶液中超聲清洗兩次，每次超聲清洗時(shí)間為15min～20min，得到超聲清洗后的軸承內(nèi)圈和超聲清洗后的軸承外圈；

二、將超聲清洗后的軸承內(nèi)圈放入到真空室中：將超聲清洗后的軸承內(nèi)圈裝夾到軸承內(nèi)圈保護(hù)結(jié)構(gòu)中，然后將軸承內(nèi)圈保護(hù)結(jié)構(gòu)的金屬桿與真空室的旋轉(zhuǎn)靶臺(tái)相連接；

三、軸承內(nèi)圈外表面氮離子注入：在旋轉(zhuǎn)靶臺(tái)勻速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，通過(guò)射頻輝光放電在真空室中產(chǎn)生氮?dú)獾入x子體，然后在氮?dú)獾牧髁繛?0sccm～100sccm，氮?dú)獾臍鈮涸?.1Pa～0.6Pa，射頻功率為0.1kW～1kW，注入電壓為20kV～40kV，注入頻率為50Hz～300Hz，注入脈寬為5μs～50μs和注入時(shí)間為1h～5h的條件下對(duì)超聲清洗后的軸承內(nèi)圈外表面進(jìn)行氮離子注入，即完成軸承內(nèi)圈外表面的氮離子注入；

四、將超聲清洗后的軸承外圈放入到真空室中：將超聲清洗后的軸承外圈裝在軸承外圈保護(hù)套的保護(hù)槽中，再將保護(hù)槽蓋板蓋在保護(hù)槽上面，再使用螺釘將保護(hù)槽和保護(hù)槽蓋板緊固，再將軸承外圈保護(hù)套與真空室的旋轉(zhuǎn)靶臺(tái)相連接；

五、軸承外圈內(nèi)表面氮離子注入：在旋轉(zhuǎn)靶臺(tái)勻速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，通過(guò)射頻輝光放電在真空室中產(chǎn)生氮?dú)獾入x子體，然后在氮?dú)獾牧髁繛?0sccm～100sccm，氮?dú)獾臍鈮涸?.1Pa～0.6Pa，射頻功率為0.1kW～1kW，注入電壓為20kV～40kV，注入頻率為50Hz～300Hz，注入脈寬為5μs～50μs和注入時(shí)間為2h～8h的條件下對(duì)超聲清洗后的軸承外圈內(nèi)表面進(jìn)行氮離子注入，即完成軸承外圈內(nèi)表面氮離子注入。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

一、本發(fā)明的靶臺(tái)是以一定速度在注入過(guò)程中一直保持旋轉(zhuǎn)，因此可以克服等離子體密度分布帶來(lái)的不均勻性；通過(guò)控制注入時(shí)間可以來(lái)改變注入劑量，獲得不同注入劑量的表面強(qiáng)化效果；

二、本發(fā)明軸承外圈內(nèi)表面氮離子注入過(guò)程中，由于靶臺(tái)與軸承外圈形成的電場(chǎng)可以使入射離子運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生偏轉(zhuǎn)而注入到外圈滾道；通過(guò)外圈滾道的不斷旋轉(zhuǎn)，可以使?jié)L道圓周上的注入均勻性得到保證；通過(guò)控制注入時(shí)間可以來(lái)改變注入劑量，獲得不同注入劑量的表面強(qiáng)化效果；

三、本發(fā)明可提高軸承的表層硬度1倍～2倍，軸承的壽命提高了2.8倍～3.5倍。

本發(fā)明可獲得一種提高軸承壽命的全方位離子注入方法。

附圖說(shuō)明

圖1為具體實(shí)施方式一所述的軸承內(nèi)圈保護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖1中1為金屬桿，2為螺母，3為墊片，4為軸承內(nèi)圈；

圖2為具體實(shí)施方式一所述的軸承外圈保護(hù)套的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2中5為軸承外圈，6為保護(hù)槽，7為保護(hù)槽蓋板，8為螺釘；

圖3為試驗(yàn)一中完成全方位氮離子注入后的軸承疲勞壽命測(cè)試結(jié)果的威布爾分布曲線；

圖4為試驗(yàn)一中未進(jìn)行全方位氮離子注入后的軸承疲勞壽命測(cè)試結(jié)果的威布爾分布曲線。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：結(jié)合，圖1和圖2，本實(shí)施方式是一種提高軸承壽命的全方位離子注入方法具體是按以下步驟完成的：

一、超聲清洗：將待處理的軸承內(nèi)圈和待處理的軸承外圈分別放入到純度高于99.0％的乙醇溶液中超聲清洗兩次，每次超聲清洗時(shí)間為15min～20min，得到超聲清洗后的軸承內(nèi)圈和超聲清洗后的軸承外圈；

二、將超聲清洗后的軸承內(nèi)圈放入到真空室中：將超聲清洗后的軸承內(nèi)圈裝夾到軸承內(nèi)圈保護(hù)結(jié)構(gòu)中，然后將軸承內(nèi)圈保護(hù)結(jié)構(gòu)的金屬桿1與真空室的旋轉(zhuǎn)靶臺(tái)相連接；