电绝缘轴承制造技术

一种具有由陶瓷组成的表面的轴承组件，其中该陶瓷具有多个孔，并且其中至少一些孔至少部分用包括甲阶酚醛树脂的树脂填充。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轴承领域。更具体地说，本专利技术涉及一种新的用于轴承组件的电绝缘层，并且涉及包括所述组件的轴承。
技术介绍
轴承是允许两个部件之间相对运动的装置。滚动元件轴承典型地包括内外滚道和布置在其间的多个元件(例如，诸如滚珠或辊子之类的滚动元件)。为了长期的可靠性，重要的是，各个元件具有高耐滚动接触疲劳性、耐磨损性和耐蠕动性。出于这些理由，轴承钢材是大多数轴承组件的精选材料。电动机、发电机和关联装置在电流通过轴承时是冒着风险的。这可损伤轴承中滚动元件和滚道的接触表面(电蚀)并迅速降解润滑油脂。电动机和发电机的另一风险来自于由于固有的杂散电容(stray capacitance)造成的高频电流。如果应用采用了变频器，则损伤的风险增大。转轴中的电流或者是故意创建的，或者是由于感应旋转机械中的不平衡而产生的。在任一情况下，通常期望通过绝缘轴承将两个组件彼此绝缘。旋转感应机械中轴电流的问题几十年来一直被视为限制轴承寿命的实质因素。壳体、外圈、滚动元件、内圈和轴之间的接触区域用作电接触头。通过轴承的电流造成在相对短的时段内它们有用寿命的重大衰退。例如，电流通过将损伤轴承圈的滚道和滚动元件，并迅速降解润滑油。典型的损伤特征在于坑(crater)和摩擦腐蚀压痕(false brinelling)。有几种已知的方法消除通过轴承的电流。陶瓷滚动元件已被考虑用于轴承应用。然而，已认识到陶瓷滚动元件用于安全关键应用存在相关联的内在局限性。一种使轴承更不导电的方法是改变轴承组件的块体材料(bulkmaterial)，以便耐电流。这受限于轴承应用和制造的机械和成本要求。替代地，可以用电阻材料涂覆轴承组件，这更经济有效。然而，这样的涂层必须具有足够的硬度。GB 1591560公开了一种由在轴承内孔中布置由轴承支撑的机器，其中轴承内孔通过氧化铝层绝缘。US4320931公开了一种绝缘轴承，其中所述轴承包括轴承壳和内轴承材料(巴氏合金)。基层施加在壳上(优选采用等离子喷涂方法)，较厚的陶瓷绝缘材料层布置在基层之上，最后增加“粘附”层(优选金属材料)以用作壳与轴承材料(巴氏合金)最终层之间的粘合剂。使壳体或轴绝缘通常是昂贵且耗时的。US 3924906教导了一种用于使轴承绝缘的替代方法。其公开了电绝缘轴承，包括轻金属氧化物或陶瓷的绝缘涂层。该绝缘涂层通过等离子涂层或火焰喷涂施加在壳体或轴承的非旋转表面上。绝缘涂层接着用清漆涂覆，以注入(impregnate)该绝缘并防止污染。EP 1408249公开了一种类似的方法，没用清漆，其中轴承组件的表面也包括基准面(tool reference plane)，可用于一种润饰(finish)电绝缘层的工艺，或者可用于绝缘层的厚度控制。商用轴承(SKF)采用了一种类似于US 3924906的方法。轴承外圈的外(非磨损)表面或者轴承内圈的内(非磨损)表面用陶瓷层涂覆，陶瓷层用丙烯酸酯基组合物密封。涂覆表面接着被机器加工成所需尺寸。本专利技术的目的是提供一种绝缘轴承，其可利用标准的方法和工具来安装，并且即使长期在高度潮湿的环境中也能保持其电性能。因此，本专利技术目标是至少解决与现有技术相关联的一些问题，或者至少提供一种可商用的替代方案。
技术实现思路
在第一方面，本专利技术提供了一种轴承组件，具有包括陶瓷的表面，其中陶瓷具有多个孔，并且其中至少一些孔至少部分用包括甲阶酚醛树脂的树脂填充。现在将进一步描述本专利技术。在下面的几段中，将更详细地限定本专利技术的不同方面。这样定义的每个方面可与任意方面结合，除非有明确的相反指示。特别是，指示为优选或有优势的任何特征可与指示为优选或有优势的任何其它特征相结合。如上面提到的，轴承是允许两个部件之间相对运动的装置。滚动元件轴承典型地包括内外滚道，在其间布置多个滚动元件。滚动元件的实施例包括
滚珠、辊子和圆锥辊。轴承内使用的组件具有磨损和非磨损表面。磨损表面是使用时与相对于该表面运动的另一表面接触的表面。例如，滚珠滚动元件的整个外表面可视为磨损表面，尽管仅用于接触滚珠滚动元件的滚道的内表面构成磨损表面。正如要认识到，使用时，在磨损表面之间存在油脂或油类或其它工作流体。优选地，轴承组件是内或外滚道。这样的组件在现有技术中是众所周知的。为了长期的可靠性，重要的是，轴承的各个组件具有高耐滚动接触疲劳性、耐磨损性和耐蠕动性。为了满足这些需求，轴承组件一般来说由金属制成，特别是钢，以及更优选的是轴承钢材。这些材料在现有技术中是众所周知的，易于导电，因此轴承易受电流流动的影响。用于这样的轴承组件的表面涂层在现有技术中也是已知的。例如，SKF采用了表面涂层，这使得轴承耐电。尤其是，轴承设计成防止电流通过轴承。与其它绝缘方法相比较，轴承是一种经济有效的解决方案。通过将绝缘属性结合到轴承中，轴承改善了可靠性并通过解决电蚀问题，提高了机器正常运行时间。更详细地，轴承具有其利用例如氧化铝经等离子喷涂形成涂层的内外圈的外表面。所述涂层用丙基酸酯组合物密封以免于水和湿气的传导影响。专利技术人发现，虽然轴承有效地消除了在一般工作条件下的电流通过，但是其性能在长期暴露在潮湿中后往往也会退化。在不希望受理论约束的情况下，这样的涂层通常是多孔渗水的，因此潮湿环境下易受水气渗透的影响。专利技术人现在已发现，可通过提供树脂注入多孔渗水陶瓷的孔中，典型地陶瓷表面涂层，来减轻长期曝露在潮湿中带来的问题，其中所述树脂包括甲阶酚醛树脂(resole phenolic resin)。尤其是，本专利技术的涂层通过使用涂层解决了潮湿带来的问题，其中陶瓷的孔至少部分用甲阶酚醛树脂填充。这种帮助使得涂层不受水的影响，因而其保持了耐电性。陶瓷的表面可以是磨损表面和/或非磨损表面。然而，该表面一般是非磨损表面。轴承组件例如是内或外滚道。甲阶酚醛树脂是苯酚甲醛树脂，其甲醛对苯酚的比率(摩尔)大于1。
在不希望受理论约束的情况下，甲阶酚醛树脂一般是高度交联的(cross-linked)，这使它们硬度高、热稳定性和化学不透性(chemicalimperviousness)良好。由于这些属性，也由于已发现易于注入多孔渗水陶瓷涂层，尤其是诸如氧化铝之类的金属氧化物，因此采用甲阶酚醛树脂是尤其有用的。通过将甲阶酚醛树脂溶解在一种或多种有机溶剂中，可有利地便于甲阶酚醛树脂的应用以及将其注入多孔渗水陶瓷。本专利技术中采用的酚醛树脂是甲阶酚醛树脂，而不是线性(novalac)酚醛树脂。已发现线性酚醛树脂是难于应用于由诸如氧化铝之类的多孔渗水陶瓷部分组成的轴承组件中的。而且，已发现潮湿环境中的长期性能要劣于甲阶酚醛树脂。另外，已发现甲阶酚醛树脂可改善外观，并减少了在注入步骤之后留在涂层的表面上的过多的树脂数量。甲阶酚醛树脂中的苯酚对甲醛的比率(摩尔)优选在5∶1到3∶1的范围内，更优选的是大约4∶1。优选地，表面涂层设置在轴承组件的非磨损表面上。非磨损表面例如是外轴承圈的外表面、内轴承圈的内表面、外圈的侧表面(即，与轴承的轴基本垂直的表面)或者内圈的侧表面中的一个或多个。优选地，表面涂层基本覆盖组件的所有非磨损表面。诸如本专利技术的那些绝缘涂层优选在整个表面连续被涂覆，以便保持轴承的耐电性。因此，优选涂覆轴承组件的非磨损表面，因为磨损表面上的涂层可能被磨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轴承组件，具有包括陶瓷的表面，其中该陶瓷具有多个孔，并且其中至少一些孔至少部分用包括甲阶酚醛树脂的树脂来填充。

【技术特征摘要】
2015.02.17 GB 1502633.91.一种轴承组件，具有包括陶瓷的表面，其中该陶瓷具有多个孔，并且其中至少一些孔至少部分用包括甲阶酚醛树脂的树脂来填充。2.根据权利要求1的轴承组件，其中该陶瓷设置为在金属或合金基板上的表面涂层，该金属或合金基板优选为钢基板。3.根据权利要求1或权利要求2的轴承组件，其中包括陶瓷的表面是非磨损表面。4.根据前述权利要求中任一权利要求的轴承组件，其中该轴承组件是内滚道或外滚道。5.根据权利要求2至4中任一权利要求的轴承组件，其中该表面涂层的平均厚度为0.04-1mm，优选0.1-0.5mm。6.根据前述权利要求中任一权利要求的轴承组件，其中该陶瓷包括金属氧化物，优选氧化铝。7.一种轴承，包括如前面权利要求中任一权利要求定义的组件。8.根据权利要求7的轴承，其是绝缘轴承。9.一种用于制造轴承组件的工艺，该工艺...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·普赖斯，H·韦宁格，X·周，
申请(专利权)人：斯凯孚公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE