專利名稱：鋼基復(fù)合表面陶瓷滾動(dòng)體軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種鋼基復(fù)合表面陶瓷滾動(dòng)體軸承。
市售的滾動(dòng)軸承，主要分為兩大類一類為普通軸承，除保持架外，其余零件是軸承鋼制造的；一類為陶瓷軸承，其中部分零件是由工業(yè)燒結(jié)陶瓷制造的。目前生產(chǎn)的陶瓷軸承是為適應(yīng)高溫和高速度條件的需要，如專利號(hào)為93201850.5的“表面特殊處理的陶瓷軸承”，其基體為氮化硅、氧化鋯或氧化鋁等工程陶瓷材料燒結(jié)體。但這種陶瓷軸承仍存在下列不足1.生產(chǎn)工藝復(fù)雜，設(shè)備技術(shù)要求高。如氮化硅陶瓷球，毛坯是在數(shù)十～二千大氣壓下，經(jīng)1700～2100℃高溫條件下熱壓燒結(jié)成型，用金剛石砂輪磨削，再經(jīng)金剛石砂研磨而成。磨、研加工周期長(zhǎng)，周期長(zhǎng)達(dá)15～28天；2.由于生產(chǎn)成本高，陶瓷軸承十分昂貴，售價(jià)通常為同類普通軸承的10倍，為一般用戶所不能接受；3.易脆，承受沖擊負(fù)荷的能力較低，通常燒結(jié)氮化硅陶瓷球的壓碎負(fù)荷只有標(biāo)準(zhǔn)軸承鋼球的1/3左右；4.應(yīng)用范圍小，根據(jù)其性能，只能在一些有針對(duì)性的場(chǎng)合使用。
鑒于以上原因，本實(shí)用新型的目的是為了提供一種生產(chǎn)成本低、表面硬度高、摩擦系數(shù)低、耐腐蝕、韌性好的鋼基復(fù)合表面陶瓷滾動(dòng)體軸承。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型鋼基復(fù)合表面陶瓷滾動(dòng)體軸承，包括內(nèi)圈，外圈，置于內(nèi)外圈間的滾動(dòng)體，其特征是滾動(dòng)體中有鋼基體，包復(fù)于鋼基體外的表面陶瓷層(參見


圖1～圖3)，陶瓷層可采用兩種或兩種以上成份(如氮化鉻和鉻，或氮化鈦、鈦、氮化二鈦)組成的功能型復(fù)合材料制成。
上述的滾動(dòng)體中的鋼基體和表面陶瓷層間有過渡層(參見
圖1)，接合力強(qiáng)，可使?jié)L動(dòng)體和陶瓷層緊密地結(jié)合為一體。
上述的滾動(dòng)體中的表面陶瓷層上有固體潤(rùn)滑層(參見圖2)，適宜特殊工況(如高溫，真空)條件下。
上述的滾動(dòng)體的形狀為球形(參見
圖1)，也可為柱形或錐形或其它形狀。
上述軸承的內(nèi)圈和外圈間有保持架(參見圖3)。
上述的滾動(dòng)體中有尺寸相同的滾動(dòng)體(11)和軸承鋼滾動(dòng)體(12)，滾動(dòng)體(11)中有鋼基體和包復(fù)于鋼基體上的表面陶瓷層，滾動(dòng)體(11)和軸承鋼滾動(dòng)體(12)的數(shù)量相等，相間排列于內(nèi)、外圈滾道中(參見圖4)，為無保持架的鋼基復(fù)合表面陶瓷滾動(dòng)體軸承。
本實(shí)用新型中滾動(dòng)體的表面陶瓷層是一種不受經(jīng)典熱力學(xué)定律和吉布斯相律制約的人工凝聚體，非常致密，幾乎是無孔的，有很高的內(nèi)聚力。本實(shí)用新型既具有鋼的韌性又具有陶瓷的硬性，與已有的軸承相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1、表面硬度高，可達(dá)HV1700～3000，而燒結(jié)氮化硅為HV1400～2000；2、摩擦系數(shù)低，耐磨損，耐腐蝕，表面陶瓷材料與軸承鋼之間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)只有軸承鋼之間的2/3～1/2；3、表面陶瓷層與基體軸承鋼間的接合強(qiáng)度為10～300kgf/mm2；4、韌性好，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，表面陶瓷球的壓碎負(fù)荷與標(biāo)準(zhǔn)軸承鋼球相同，而已有的燒結(jié)氮化硅陶瓷球只有標(biāo)準(zhǔn)軸承鋼球的1/3左右；
5、生產(chǎn)效率高，以φ5.5mm的表面陶瓷球?yàn)槔?，單臺(tái)設(shè)備的生產(chǎn)能力為3～6萬粒/日產(chǎn)；而現(xiàn)有燒結(jié)氮化硅陶瓷球只有幾百～幾千粒；6、生產(chǎn)成本低，以φ5.5mm球?yàn)槔?，表面陶瓷加工成本?.03～0.05元/粒，而已有的燒結(jié)氮化硅陶瓷球，φ5.5mm售價(jià)高達(dá)50元/粒左右；7、適用范圍廣，適用于各種類型的滾動(dòng)支承元器件，適用于除特高速條件以外的各種類型的軸承，特別是特殊工況條件下使用的軸承。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的實(shí)施例
圖1為滾動(dòng)體的結(jié)構(gòu)示意圖圖2為有固體潤(rùn)滑層的滾動(dòng)體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為有保持架的鋼基復(fù)合表面陶瓷滾動(dòng)體軸承結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為無保持架的鋼基復(fù)合表面陶瓷滾動(dòng)體軸承結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為圖4滾動(dòng)體相互位置關(guān)系示意圖。
實(shí)施例1
圖1～圖3給出了本實(shí)用新型具有保持架的鋼基復(fù)合陶瓷滾動(dòng)體軸承實(shí)施例1圖。
參見
圖1，在成品軸承鋼制基體1表面，采用物理氣相沉積技術(shù)，首先沉積厚度＜0.01μm的由軸承鋼材料和表面陶瓷材料原子或分子組成的混合漸變過渡層2，并繼續(xù)沉積厚度為0.1～3μm的表面陶瓷層3，如果為了適應(yīng)特殊工況條件的要求，還可再沉積0.1～0.5μm厚度的軟金屬等固體潤(rùn)滑材料組成的固體潤(rùn)滑層4(參見圖2)，滾動(dòng)體的形狀為球形(也可為柱形或錐形或其它形狀)。
圖3給出了有保持架的鋼基復(fù)合表面陶瓷滾動(dòng)體軸承的結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖3，在軸承鋼制外圈5、內(nèi)圈6和保持架7間有結(jié)構(gòu)與
圖1或圖2所示滾動(dòng)體相同的表面陶瓷滾動(dòng)體8。如果內(nèi)圈6固定，外圈5沿順時(shí)針方向發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它將帶動(dòng)滾動(dòng)體8沿內(nèi)、外圈滾道順時(shí)針向前滾動(dòng)，同時(shí)推動(dòng)保持架7作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，滾動(dòng)體8與內(nèi)、外圈滾道面之間主要發(fā)生滾動(dòng)摩擦，而滾動(dòng)體8與保持架7之間發(fā)生滑動(dòng)摩擦。由于采用了復(fù)合結(jié)構(gòu)的表面陶瓷滾動(dòng)體，從而使?jié)L動(dòng)軸承的摩擦磨損發(fā)生在陶資材料與軸承鋼及其它保持架材料之間進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了低摩擦，低磨損。
實(shí)施例2圖4、圖5給出了本實(shí)用新型實(shí)施例2的無保持架鋼基復(fù)合表面陶瓷滾動(dòng)體軸承結(jié)構(gòu)示意圖。位于軸承鋼制外圈9、內(nèi)圈10的滾道中有數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1中的滾動(dòng)體相同的表面陶瓷滾動(dòng)體11和數(shù)個(gè)普通軸承鋼滾動(dòng)體12相間排列。表面陶瓷滾動(dòng)體11和軸承鋼滾動(dòng)體12的數(shù)量相等，尺寸相同，兩種滾動(dòng)體的總和為雙數(shù)。如果內(nèi)圈10固定，外圈9沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它帶動(dòng)表面陶瓷滾動(dòng)體11沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，滾動(dòng)體11與內(nèi)、外圈滾道之間主要發(fā)生滾動(dòng)摩擦，而軸承鋼滾動(dòng)體12和表面陶瓷滾動(dòng)體11之間將發(fā)生很大的滑動(dòng)摩擦。由于表面陶瓷材料的優(yōu)異的摩擦學(xué)性能，有效地降低了摩擦損耗，從而提高了此類軸承的高速性能和使用壽命。
軸承鋼滾動(dòng)體12也可采用實(shí)施例1中滾動(dòng)體的結(jié)構(gòu)形式，但此時(shí)滾動(dòng)體12的表面陶瓷層的材料與滾動(dòng)體11的表面陶瓷層的材料不一樣。滾動(dòng)體11的表面陶瓷層材料可采用氮化鉻和鉻組成的材料，滾動(dòng)體12的表面陶瓷層材料可采用氮化鈦、鈦、氮化二鈦組成的材料。
權(quán)利要求1.一種鋼基復(fù)合表面陶瓷滾動(dòng)體軸承，包括內(nèi)圈、外圈、置于內(nèi)外圈間的滾動(dòng)體，其特征在于所述的滾動(dòng)體中有鋼基體，包復(fù)于鋼基體上的表面陶瓷層。
2.如權(quán)利要求1所述的鋼基復(fù)合表面陶瓷滾動(dòng)體軸承，其特征在于所述的滾動(dòng)體中的鋼基體和表面陶瓷層間有過渡層。
3.如權(quán)利要求1所述的鋼基復(fù)合表面陶瓷滾動(dòng)體軸承，其特征在于滾動(dòng)體中的表面陶瓷層上有固體潤(rùn)滑層。
4.如權(quán)利要求1所述的鋼基復(fù)合表面陶瓷滾動(dòng)體軸承，其特征在于所述的滾動(dòng)體形狀為球形。
5.如權(quán)利要求1所述的鋼基復(fù)合表面陶瓷滾動(dòng)體軸承，其特征在于所述的內(nèi)圈，外圈間有保持架。
6.如權(quán)利要求1所述的鋼基復(fù)合表面陶瓷滾動(dòng)體軸承，其特征在于所述的滾動(dòng)體中有包括尺寸相同的滾動(dòng)體(11)和軸承鋼滾動(dòng)體(12)，滾動(dòng)體(11)中有鋼基體和包復(fù)于鋼基體上的表面陶瓷層，滾動(dòng)體(11)和軸承鋼滾動(dòng)體(12)的數(shù)量相等，相間排列于內(nèi)外圈滾道中。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種鋼基復(fù)合表面陶瓷滾動(dòng)體軸承，包括內(nèi)圈，外圈，置于內(nèi)外圈間的滾動(dòng)體，其特征是滾動(dòng)體中有鋼基體，包覆于鋼基體上的表面陶瓷層。生產(chǎn)成本低，表面硬度高，摩擦系數(shù)低，韌性好，適用范圍廣。
文檔編號(hào)F16C19/00GK2244644SQ95242440
公開日1997年1月8日 申請(qǐng)日期1995年11月17日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月17日
發(fā)明者韓安澍 申請(qǐng)人:韓安澍