一種石油機(jī)械軸承的制作方法
【專利說明】一種石油機(jī)械軸承
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉一種石油機(jī)械軸承，屬于軸承技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003]滾珠軸承是滾動(dòng)軸承的一種，將球形合金鋼珠安裝在內(nèi)鋼圈和外鋼圈的中間，以滾動(dòng)方式來降低動(dòng)力傳遞過程中的摩擦力和提高機(jī)械動(dòng)力的傳遞效率。滾珠軸承不能承受較大的重載荷，在輕工業(yè)機(jī)械中較常見?，F(xiàn)有的滾珠軸承在耐磨性能耐腐蝕性能強(qiáng)度上都存在一定缺陷，使用壽命不長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]一種石油機(jī)械軸承，其特征在于，包括:外環(huán)、內(nèi)環(huán)、滾珠和保持器，外環(huán)與內(nèi)環(huán)同軸連接設(shè)置，多個(gè)滾珠均勻分布在所述外環(huán)與所述內(nèi)環(huán)之間，所述外環(huán)與所述內(nèi)環(huán)之間固定有限制滾珠移動(dòng)的保持器，外環(huán)內(nèi)表面具有鎂合金堆焊層，內(nèi)環(huán)外表面具有鋁合金堆焊層，
外環(huán)和內(nèi)環(huán)主體材料選用銅合金
銅合金化學(xué)組成為(重量百分比):Cr:8-9 %、Si:5-6 %、Ni:4-5 %，Al:1-2 %、W:0.7-0.8 %、Bi 0.5-0.6 %、Zn:0.4-0.5 %、Ca:0.2-0.3 %、Cd:0.08-0.09 %、Zn:0.05-0.06 %，Nb:0.04-0.05 %、Ag:0.02-0.03 %，La:0.01-0.02 %，余量為 Cu 以及不可避免的雜質(zhì)；
制造所述外環(huán)和內(nèi)環(huán)包括以下步驟:按照上述銅合金化學(xué)成分配料，先將純銅加入到熔煉爐中，爐溫控制在1300°C，待純銅熔化后，銅熔液溫度升到1320°C加入鉻銅中間合金，后將爐溫升高到1340°C加入硅銅中間合金；后將爐溫升高到1360°C加入鎳銅中間合金；后將爐溫升高到1380°C加入其他合金元素，后爐溫升高到1400°C，加入精煉凈化劑，精煉凈化劑加入量為爐料量的0.9%，攪拌50分鐘，靜置100分鐘，待渣與金屬液分離，扒渣，后加入覆蓋劑，覆蓋劑總加入量為爐料量的0.6%，靜置40分鐘后再次扒渣，之后分別對(duì)外環(huán)和內(nèi)環(huán)進(jìn)行澆注；澆注溫度為1300°C ;得到的外環(huán)和內(nèi)環(huán)坯料進(jìn)行熱處理:首先將外環(huán)和內(nèi)環(huán)坯料進(jìn)行加熱升溫至700°C，升溫速率100°C /小時(shí)，保溫3小時(shí)，之后進(jìn)行淬火處理，淬火介質(zhì)為水，淬火后將外環(huán)和內(nèi)環(huán)坯料從室溫加熱至500°C，升溫速率100°C /小時(shí)，保溫4小時(shí)，后降溫至350°C，降溫速率60°C /小時(shí)，保溫2小時(shí)，后再次降溫至250°C，降溫速率700C /小時(shí)，保溫5小時(shí)，后空冷至室溫，
將內(nèi)環(huán)和外環(huán)坯料升溫至650°C，升溫速率150°C /小時(shí)，保溫I小時(shí)，之后水冷淬火，再次加熱坯體至500°C保溫3小時(shí)，出爐空冷至室溫；坯體放入液氮中深冷處理5分鐘，在空氣中回升到室溫；
深冷處理后對(duì)外環(huán)內(nèi)表面進(jìn)行堆焊，堆焊工藝為:200°C預(yù)熱；堆焊時(shí)，電流為62A，電壓為12V，堆焊速度為13mm/s，氬氣流量為13L/min，堆焊層厚度為2.5mm ;，堆焊完成后緩慢冷卻;堆焊層組成為:Zn 20-30%，Si 6-7%, Cr 1-2%, Mo 0.8-0.9%，C 0.5-0.6%，Bi0.2-0.3%，Sn 0.03-0.04%，余量為 Mg ；
對(duì)內(nèi)環(huán)外表面進(jìn)行堆焊，堆焊工藝為:190°C預(yù)熱，堆焊時(shí)，電流為56A，電壓為12V，堆焊速度為9mm/s，氬氣流量為9L/min，堆焊層厚度為3mm ;，堆焊完成后緩慢冷卻；堆焊層組成為:Sn 20-25%，Zn 3-4%, Cr 2-3%, Si 1-2%, V 0.5-0.6%，C 0.4-0.5%，Ti0.07-0.08%，余量為 Al ；
制造所述滾珠的方法步驟為:
按照滾珠主體材料元素組分進(jìn)行熔煉，后進(jìn)行鑄造，得到坯料，滾珠主體材料由以下元素組成:c 0.1-0.2%，Si 2-3%，Ni 5-6%, Cu 1-2%, Mo 0.8-0.9%，Sn 0.5-0.6%，Ti0.4-0.5%，Zn 0.1-0.2%，W 0.08-0.09%，Mn 0.04-0.05%，Ag 0.03-0.04%，Pr 0.01-0.02%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)；
將坯料經(jīng)過冷墩成型，銼削，軟磨，熱處理，硬磨，拋光，精研步驟得到滾珠主體，所述熱處理步驟為，將軟磨后滾珠升溫至770°C，升溫速率80°C /小時(shí)，保溫5小時(shí)，之后水冷淬火，再次加熱滾珠至在600°C保溫4小時(shí)，出爐空冷至室溫；
將精研得到的滾珠主體進(jìn)行表面涂覆，涂層組成為:氮化鋁40-50份，氮化鈦30-40份，涂層厚度20-30微米，得到最終的滾珠。
[0005]所述的一種石油機(jī)械軸承，銅合金化學(xué)組成為(重量百分比):Cr:8 %、Si:5 %、Ni:4 % , Al: I % > W:0.7 %、Bi 0.5 %.、Zn:0.4 %.、Ca:0.2 %.、Cd:0.08 %.、Zn:0.05 % ,Nb:0.04 %、Ag:0.02 %，La:0.01 %，余量為Cu以及不可避免的雜質(zhì)。
[0006]所述的一種石油機(jī)械軸承，銅合金化學(xué)組成為(重量百分比):Cr: 9%、S1: 6 %、Ni: 5 % , Al: 2 % > W: 0.8 % > Bi 0.6 % > Zn: 0.5 % > Ca: 0.3 % > Cd: 0.09 %、Zn:0.06%，Nb: 0.05%、Ag: 0.03%，La: 0.02 %，余量為Cu以及不可避免的雜質(zhì)。
[0007]所述的一種石油機(jī)械軸承，銅合金化學(xué)組成為(重量百分比):Cr:8.5 %、S1:5.5%、Ni:4.5 % , Al:1.5 %、Ψ:0.75 %、Bi 0.55 %.、Zn:0.45 %.、Ca:0.25 %.、Cd:0.085 %.、Zn:0.055 %，Nb:0.045 %、Ag:0.025 % , La:0.015 %，余量為 Cu 以及不可避免的雜質(zhì)。
[0008]所述的一種石油機(jī)械軸承，滾珠主體材料由以下元素組成:C 0.1%，Si 2%, Ni 5%，Cu 1%，Mo 0.8%，Sn 0.5%，Ti 0.4%，Zn 0.1%，W 0.08%，Mn 0.04%，Ag 0.03%，Pr 0.01%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0009]所述的一種石油機(jī)械軸承，滾珠主體材料由以下元素組成:C 0.2%，Si 3%，Ni 6%，Cu 2%，Mo 0.9%，Sn 0.6%，Ti 0.5%，Zn 0.2%，W 0.09%，Mn 0.05%，Ag 0.04%，Pr 0.02%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0010]所述的一種石油機(jī)械軸承，滾珠主體材料由以下元素組成:C 0.15%，Si 2.5%，Ni5.5%，Cu 1.5%，Mo 0.85%，Sn 0.55%，Ti 0.45%，Zn 0.15%，W 0.085%，Mn 0.045%，Ag0.035%，Pr 0.015%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0011]所述的一種石油機(jī)械軸承，對(duì)內(nèi)環(huán)外表面進(jìn)行堆焊，堆焊工藝為:190°C預(yù)熱，堆焊時(shí)，電流為56A，電壓為12V，堆焊速度為9mm/s，氬氣流量為9L/min，堆焊層厚度為3mm ；，堆焊完成后緩慢冷卻；堆焊層組成為:Sn 20%，Zn 3%, Cr 2%，Si 1%, V 0.5%，C 0.4%，Ti0.07%，余量為Al。
[0012]所述的一種石油機(jī)械軸承，對(duì)內(nèi)環(huán)外表面進(jìn)行堆焊，堆焊工藝為:190°C預(yù)熱，堆焊時(shí)，電流為56A，電壓為12V，堆焊速度為9mm/s，氬氣流量為9L/min，堆焊層厚度為3mm ；，堆焊完成后緩慢冷卻；堆焊層組成為:Sn 25%，Zn 4%, Cr 3%，Si 2%, V 0.6%，C 0.5%，Ti0.08%，余量為Al。
[0013]所述的一種石油機(jī)械軸承，對(duì)內(nèi)環(huán)外表面進(jìn)行堆焊，堆焊工藝為:190°C預(yù)熱，堆焊時(shí)，電流為56A，電壓為12V，堆焊速度為9mm/s，氬氣流量為9L/min，堆焊層厚度為3mm ；，堆焊完成后緩慢冷卻；堆焊層組成為:Sn 23%，Zn 3.5%，Cr 2.5%，Si 1.5%，V 0.55%，C0.45%, Ti 0.075%，余量為 Al。
[0014]一種石油機(jī)械軸承的制造方法，其特征在于，包括:外環(huán)、內(nèi)環(huán)、滾珠和保持器，外環(huán)與內(nèi)環(huán)同軸連接設(shè)置，多個(gè)滾珠均勻分布在所述外環(huán)與所述內(nèi)環(huán)之間，所述外環(huán)與所述內(nèi)環(huán)之間固定有限制滾珠移動(dòng)的保持器，外環(huán)內(nèi)表面具有鎂合金堆焊層，內(nèi)環(huán)外表面具有鋁合金堆焊層，
外環(huán)和內(nèi)環(huán)主體材料選用銅合金
銅合金化學(xué)組成為(重量百分比):Cr:8-9 %、Si:5-6 %、Ni:4-5 %，Al:1-2 %、W:0.7-0.8 %、Bi 0.5-0.6 %、Zn:0.4-0.5 %、Ca:0.2-0.3 %、Cd:0.08-0.09 %、Zn:0.05-0.06 %，Nb:0.04-0.05 %、Ag:0.02-0.03 %，La:0.01-0.02 %，余量為 Cu 以及不可避免的雜質(zhì)；
制造所述外環(huán)和內(nèi)環(huán)包括以下步驟:按照上述銅合金化學(xué)成分配料，先將純銅加入到熔煉爐中，爐溫控制在1300°C，待純銅熔化后，銅熔液溫度升到1320°C加入鉻銅中間合金，后將爐溫升高到1340°C加入硅銅中間合金；后將爐溫升高到1360°C加入鎳銅中間合金；后將爐溫升高到1380°C加入其他合金元素，后爐溫升高到1400°C，加入精煉凈化劑，精煉凈化劑加入量為爐料量的0.9%，攪拌50分鐘，靜置100分鐘，待渣與金屬液分離，扒渣，后加入覆蓋劑，覆蓋劑總加入量為爐料量的0.6%，靜置40分鐘后再次扒渣，之后分別對(duì)外環(huán)和內(nèi)環(huán)進(jìn)行澆注；澆注溫度為1300°C ;得到的外環(huán)和內(nèi)環(huán)坯料進(jìn)行熱處理:首先將外環(huán)和內(nèi)環(huán)坯料進(jìn)行加熱升溫至700°C，升溫速率100°C /小時(shí)，保溫3小時(shí)，之后進(jìn)行淬火處理，淬火介質(zhì)為水，淬火后將外環(huán)和內(nèi)環(huán)坯料從室溫加熱至500°C，升溫速率100°C /小時(shí)，保溫4小時(shí)，后降溫至350°C，降溫速率60°C /小時(shí)，保溫2小時(shí)，后再次降溫至250°C，降溫速率700C