一种用于轴承内外圈应力控制的热处理方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了用于轴承内外圈应力控制的热处理方法与装置，具体来讲，提供了对用于轴承的环形工件进行热处理的方法、利用该方法对环形工件进行热处理的装置和环形工件，所述环形工件包括工作面和非工作面，工作面与非工作面中的一个是环形工件的内表面，工作面与非工作面中的另一个是环形工件的外表面，所述方法包括对非工作面进行加热处理，同时对工作面进行第一冷却处理；对环形工件进行第二冷却处理。该方法操作简单、方便，容易实现，易于工业化生产，且可以有效在环形工件的工作面及其亚表面形成较为均匀的压应力，并不会对微观组织形态产生不良影响，可在将环形工件使用之前，在不改变硬度和韧性的前提下，显著提高环形工件的使用寿命。

A Heat Treatment Method and Device for Stress Control of Bearing Inner and Outer Rings

The invention provides a heat treatment method and device for stress control of inner and outer rings of bearings. Specifically, it provides a method for heat treatment of annular workpieces for bearings, a device for heat treatment of annular workpieces and annular workpieces by this method. The annular workpieces include working and non-working faces, and one of the working and non-working faces is the inner surface of annular workpieces. Another of the working face and the non-working face is the outer surface of the annular workpiece. The method includes heating the non-working face, cooling the working face at the same time, and cooling the annular workpiece at the second time. This method is simple, convenient, easy to realize, easy to industrialize, and can effectively form more uniform compressive stress on the working face and its sub-surface of the annular workpiece, without harmful effect on the morphology of the micro-structure. It can significantly improve the service life of the annular workpiece before using the annular workpiece without changing the hardness and toughness.

【技术实现步骤摘要】
一种用于轴承内外圈应力控制的热处理方法与装置
本专利技术涉及机械制造
，具体地，涉及用于轴承内外圈应力控制的热处理方法与装置，更具体来说，涉及对用于轴承的环形工件进行热处理的方法、利用该方法对环形工件进行热处理的装置和环形工件。
技术介绍
在相关技术中，环形工件会应用于很多机械设备中作为其基础零部件来使用，其精度和使用寿命直接影响整个机械设备的质量水平，在各种环形工件中，轴承的内圈和外圈是机械制造领域最常用的环形工件。然而，虽然中国是轴承的制造大国，但国产高端轴承(如航空轴承、高铁轴承)的使用寿命与发达国家相比仍有很大差距。在轴承等环形工件的使用过程中，其失效有多种形式，在工作面(也即轴承的滚道面，与轴承中的滚珠接触的表面，即外圈的内表面和内圈的外表面)的破坏以及其亚表面的疲劳剥落是其最主要的失效形式之一。根据疲劳机理中的最大切应力理论，轴承的内圈和外圈等环形工件在运转时，最易在轴承的内圈或者外圈等环形工件的表面下最大切应力深度处产生疲劳源而导致轴承失效，而且亚表面存在拉应力或者不均匀残余应力将导致其疲劳寿命降低，故若能在轴承的内圈或外圈等环形工件的工作面形成较为均匀的压应力，将有助于提高轴承的疲劳寿命。然而，目前本行业内并没有较好的在轴承内圈或者外圈等环形工件的工作面形成较均匀的压应力的方法。因而，现有的对用于轴承的环形工件进行处理的相关技术仍有待改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种操作简单、方便、容易实现、易于工业化生产、可以有效在用于轴承的环形工件的工作面或亚表面形成较为均匀的压应力、不会对环形工件的微观组织形态产生不良影响、或者可在不改变工作面的硬度、韧性的前提下、显著提高用于轴承的环形工件的使用寿命的对用于轴承的环形工件进行热处理的方法。在本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种对用于轴承的环形工件进行热处理的方法。根据本专利技术的实施例，本专利技术提供了一种对环形工件进行热处理的方法，所述环形工件包括相对设置的工作面和非工作面，工作面与非工作面中的一个是环形工件的内表面，工作面与非工作面中的另一个是环形工件的外表面，所述方法包括对非工作面进行加热处理，同时对工作面进行第一冷却处理；对环形工件进行第二冷却处理。专利技术人发现，该方法操作简单、方便，容易实现，易于工业化生产，且可以有效在所述环形工件的工作面及其亚表面形成较为均匀的压应力，且并不会对所述环形工件的微观组织形态产生不良影响，可在将环形工件使用之前，在不改变工作面的硬度和韧性的前提下，显著提高环形工件的使用寿命。根据本专利技术的实施例，所述加热处理为中频加热处理。根据本专利技术的实施例，所述中频加热处理满足以下条件的至少之一：频率对应的涡流标准渗透深度为所述环形工件的厚度的五分之一至三分之一；所述环形工件的最高温度不高于形成所述环形工件的材料的共析转变温度；至所述环形工件的中心面的温度为380℃～420℃时停止。根据本专利技术的实施例，在进行所述中频加热处理的同时，对所述非工作面进行第三冷却处理。根据本专利技术的实施例，所述第三冷却处理为风冷处理。根据本专利技术的实施例，所述第一冷却处理使所述工作面的温度不高于200℃。根据本专利技术的实施例，所述第一冷却处理为风冷处理。根据本专利技术的实施例，所述第二冷却处理为分别对所述工作面和所述非工作面进行风冷处理。根据本专利技术的实施例，在对所述环形工件进行所述第二冷却处理之后，还包括以下至少之一：对所述环形工件进行第一回火处理，所述第一回火处理的温度不高于200℃；对所述环形工件进行退磁处理；对所述环形工件进行精磨加工处理。根据本专利技术的实施例，所述第一回火处理的时间不低于60min。根据本专利技术的实施例，在对所述非工作面进行所述加热处理，同时对所述工作面进行所述第一冷却处理之前，所述方法还包括：对所述非工作面进行预加热处理并将所述环形工件冷却至室温。根据本专利技术的实施例，所述预加热处理包括淬火处理以及第二回火处理。在本专利技术的另一个方面，本专利技术提供了一种利用前面所述的方法对所述用于轴承的环形工件进行热处理的装置。根据本专利技术的实施例，该装置包括：环形加热组件，所述环形加热组件适于对所述非工作面进行所述加热处理；第一冷却组件，所述第一冷却组件具有第一环形冷却部，所述第一环形冷却部沿所述环形加热组件的周向延伸，且所述第一环形冷却部适于对所述工作面进行所述第一冷却处理。专利技术人发现，该装置结构简单、成本较低，可以较好地实现前面所述的对环形工件进行热处理的方法，有效在所述环形工件的工作面及其亚表面形成较为均匀的压应力，且并不会对所述环形工件的微观组织形态产生不良影响，可在将环形工件使用之前，在不改变工作面的硬度和韧性的前提下，显著提高环形工件的使用寿命。根据本专利技术的实施例，所述装置还包括：冷却机，所述冷却机设置在所述环形加热组件的一侧。根据本专利技术的实施例，所述第一冷却组件还包括第一冷却管道，所述第一冷却管道连通所述冷却机和所述第一环形冷却部。根据本专利技术的实施例，该装置还包括：移动组件，所述移动组件与所述环形加热组件相连接，用于使所述环形加热组件相对于所述环形工件摆动。根据本专利技术的实施例，所述装置还包括第二冷却组件，所述第二冷却组件具有第二环形冷却部，所述第二环形冷却部沿所述环形加热组件周向延伸，且所述第二环形冷却部适于对所述非工作面进行所述第三冷却处理。根据本专利技术的实施例，所述第二冷却组件还包括第二冷却管道，所述第二冷却管道连通所述冷却机和所述第二环形冷却部。根据本专利技术的实施例，当所述工作面是所述环形工件的内表面，所述非工作面是所述环形工件的外表面时，所述装置包括：所述环形加热组件，所述环形加热组件位于所述环形工件的外侧，并沿所述环形工件的周向延伸；所述冷却机，所述冷却机设置在所述环形加热组件的一侧；所述第一冷却组件，所述第一冷却组件包括第一环形冷却部和第一冷却管道，其中，所述第一环形冷却部位于所述环形工件的内侧，并沿所述环形工件的周向延伸；所述第一冷却管道连通所述冷却机和所述第一环形冷却部；所述移动组件，所述移动组件设置在所述环形加热组件的外表面上，且位于所述环形加热组件的底部，并与所述环形加热组件相连接；以及第二冷却组件，所述第二冷却组件包括第二环形冷却部和第二冷却管道，其中，所述第二环形冷却部位于所述环形工件的一侧，并沿所述环形工件的周向延伸；所述第二冷却管道连通所述冷却机和所述第二环形冷却部。根据本专利技术的实施例，当所述工作面是所述环形工件的外表面，所述非工作面是所述环形工件的内表面时，所述装置包括：所述环形加热组件，所述环形加热组件位于所述环形工件的内侧，并沿所述环形工件的周向延伸；所述冷却机，所述冷却机设置在所述环形加热组件的一侧；所述第一冷却组件，所述第一冷却组件包括第一环形冷却部和第一冷却管道，其中，所述第一环形冷却部位于所述环形工件的外侧，并沿所述环形工件的周向延伸；所述第一冷却管道连通所述冷却机和所述第一环形冷却部；所述移动组件，所述移动组件设置在所述环形加热组件的侧面，并与所述环形加热组件相连接；以及第二冷却组件，所述第二冷却组件包括第二环形冷却部和第二冷却管道，其中，所述第二环形冷却部位于所述环形工件的一侧，并沿所述环形工件的周向延伸；所述第二冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对用于轴承的环形工件进行热处理的方法，其特征在于，所述环形工件包括相对设置的工作面和非工作面，所述工作面与所述非工作面中的一个是所述环形工件的内表面，所述工作面与所述非工作面中的另一个是所述环形工件的外表面，所述方法包括：对所述非工作面进行加热处理，同时对所述工作面进行第一冷却处理；对所述环形工件进行第二冷却处理。

【技术特征摘要】
1.一种对用于轴承的环形工件进行热处理的方法，其特征在于，所述环形工件包括相对设置的工作面和非工作面，所述工作面与所述非工作面中的一个是所述环形工件的内表面，所述工作面与所述非工作面中的另一个是所述环形工件的外表面，所述方法包括：对所述非工作面进行加热处理，同时对所述工作面进行第一冷却处理；对所述环形工件进行第二冷却处理。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热处理为中频加热处理，任选地，所述中频加热处理满足以下条件的至少之一：频率对应的涡流标准渗透深度为所述环形工件的厚度的五分之一至三分之一；所述环形工件的最高温度不高于形成所述环形工件的材料的共析转变温度；至所述环形工件的中心面的温度为380℃～420℃时停止。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在进行所述中频加热处理的同时，对所述非工作面进行第三冷却处理，任选地，所述第三冷却处理为风冷处理。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一冷却处理使所述工作面的温度不高于200℃，任选地，所述第一冷却处理为风冷处理，任选地，所述第二冷却处理为分别对所述工作面和所述非工作面进行风冷处理。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述环形工件进行所述第二冷却处理之后，还包括以下至少之一：对所述环形工件进行第一回火处理，所述第一回火处理的温度不高于200℃；对所述环形工件进行退磁处理；对所述环形工件进行精磨加工处理，任选地，所述第一回火处理的时间不低于60min，任选地，在对所述非工作面进行所述加热处理，同时对所述工作面进行所述第一冷却处理之前，所述方法还包括：对所述非工作面进行预加热处理并将所述环形工件冷却至室温，任选地，所述预加热处理包括淬火处理以及第二回火处理。6.一种利用权利要求1～5中任一项所述的方法对所述用于轴承的环形工件进行热处理的装置，其特征在于，包括：环形加热组件，所述环形加热组件适于对所述非工作面进行所述加热处理；第一冷却组件，所述第一冷却组件具有第一环形冷却部，所述第一环形冷却部沿所述环形加热组件的周向延伸，且所述第一环形冷却部适于对所述工作面进行所述第一冷却处理，任选地，所述装置还包括：冷却机，所述冷却机设置在所述环形加热组件的一侧，任选地，所述第一冷却组件还包括第一冷却管道，所述第一冷却管道连通所述冷却机和所述第一环形冷却部。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：移动组件，...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩赞东，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11