滚动轴承制造技术

至少在滚动轴承的滚动元件的表面上随机地形成有无数微小凹形凹陷。所述凹陷的平均面积在３０到１００μｍ↑［２］的范围内，并且，Ｒｙｍａｘ在０．４到１．０的范围内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及滚动轴承，所述滚动轴承可应用在例如用于作为汽车传动装置的轴支撑部的滚柱轴承。
技术介绍
JP-A-02-168021和JP-A-06-42536各自披露了这样的滚动轴承其中滚动元件的表面设置有形成于其上的微小不规则部分(irregularity)以提高油膜形成能力。在这项传统技术中，作为对因润滑不良而引起的损伤、如滚柱轴承的剥离损伤的对策，在滚柱的滚动接触表面和/或内外座圈的滚道表面内设置有凹陷，每一个凹陷都具有微小的凹形。当用参数Rqni表示表面粗糙度的时候，轴向表面粗糙度Rqni(L)和周向表面粗糙度Rqni(C)之间的比值Rqni(L)/Rqni(C)变为1.0或更小，并且，表面粗糙度的参数Sk值被设为-1.6或更小，从而，如果匹配表面是粗糙表面或光滑加工表面，则延长了滚动轴承的寿命。
技术实现思路
近年来，存在减小如汽车传动装置等的、使用滚动轴承的一部分的尺寸并提高其功率输出的趋势，并且，润滑油的粘度趋于下降。换句话说，在滚动轴承的使用环境中，载荷和温度在提高。因此，对轴承而言，润滑环境跟从前相比变得更加严酷。因润滑失效而导致的表面起始型(surfaceoriginating type)分离、因较高接触压力而导致的疲劳寿命降低、以及在杂质污染环境下的分离趋于容易发生。在这种情况下，需要能够在任何润滑条件下，如低粘度的严酷润滑、杂质污染环境或去垢油润滑的条件下，提高寿命。传统的微小凹形凹陷被形成，从而使得在用参数Rqni表示表面粗糙度的时候，轴向表面粗糙度Rqni(L)和周向表面粗糙度Rqni(C)的比值Rqni(L)/Rqni(C)等于或低于1.0(Rqni≥0.10)，并且，表面粗糙度参数Sk的值等于或低于-1.6，从而，即便匹配表面是粗糙表面或光滑加工表面，也能够实现寿命的延长。然而，在低粘度和稀薄润滑的条件下，当油膜极薄的时候，其功效可能无法发挥。根据本专利技术实施例所述的滚动轴承至少在滚动元件的表面上包括随机形成的无数微小凹形凹陷。所述凹陷的平均面积在30到100μm2的范围内，并且，Rymax在0.4到1.0的范围内。至少在滚动元件的表面上随机地形成有无数微小凹形凹陷，从而，即便在低粘度和稀薄润滑时油膜极薄的条件下，也能增强油膜形成能力并实现寿命的延长。特别是，通过将所述凹陷的平均面积设定在30到100μm2的范围内，并将Rymax设定在0.4到1.0的范围内，则即便在稀薄润滑时也能够防止油膜缺乏。与传统产品相比，即便在油膜极薄的条件下也能够获得较长的寿命。在构成滚动轴承的外构件、内构件和滚动元件中，至少有一个具有富氮层。富氮层内的奥氏体晶粒尺寸可在高于晶粒尺寸No.10的范围内。在形成富氮层之后，通过将奥氏体晶粒尺寸设定得较小、以便晶粒尺寸号变成大于No.11，则滚动疲劳寿命显著地提高，从而能够获得出色的抗裂性以及对老化所产生的尺寸变化的对抗性。公知地，滚动轴承是通过滚动元件(滚珠或滚柱)的滚动运动来支撑转动或摇动轴的机器元件。通常，滚动元件被可转动地置于内座圈的滚道和外座圈的滚道之间。然而，也存在没有内座圈的类型和没有外座圈的类型，其中，在没有内座圈的滚动轴承中，轴的外周表面直接充当滚道表面，而在没有外座圈的滚动轴承中，齿轮的内周表面直接充当滚道表面。当使用如“内构件”和“外构件”之类的术语时，有这样的意图即防止排除各自具有滚道表面的内座圈和外座圈以及轴、齿轮等。而且，当使用“至少在滚动元件的表面上”这样的表达时，存在这样的意图即防止排除在滚道表面内也形成有微小凹形凹陷的滚动轴承，并且，在滚动元件为滚柱的情况下，存在这样的意图即防止排除微小凹形凹陷不仅形成在滚道表面内、还形成在端面内的滚动轴承。当用参数Rqni表示其上形成有所述凹陷的表面的表面粗糙度时，轴向表面粗糙度Rqni(L)和周向表面粗糙度Rqni(C)之间的比值“Rqni(L)/Rqni(C)”可等于或低于1.0。参数Rqni是通过在测量长度区间内对从粗糙度中心线到粗糙度曲线的高度偏差的平方进行积分、并确定在该区间内的平均值的平方根来获得的，其又被称作均方根粗糙度(ISO42871997)。Rqni由在放大情况下记录的截面曲线和粗糙度曲线通过数值计算来确定，并通过沿宽度方向和沿周向方向移动粗糙度计的触针(tracer)来测量。富氮层是形成在座圈(外座圈或内座圈)或滚动元件表层内的氮含量增大的层。该层可通过例如碳氮共渗、渗氮、氮浸入等处理来形成。富氮层内的氮含量优选在0.1％到0.7％的范围内。当氮含量小于0.1％时，没有效果，故滚动寿命尤其会在杂质污染条件下降低。当氮含量大于0.7％时，形成叫做孔的孔隙(hole called void)，或残余奥氏体量太大以至于无法得到硬度，从而导致寿命变得较短。关于形成在座圈上的富氮层，氮含量是磨削后的滚道表面的50μm表层内的值，这个值可通过使用例如波长分散型X射线微分析器(EPMA)来获得。而且，当奥氏体晶粒尺寸变得大于晶粒尺寸No.10时，奥氏体晶粒直径变得更细，从而能够显著提高滚动疲劳寿命。当奥氏体晶粒尺寸低于晶粒尺寸No.10时，滚动疲劳寿命没有显著提高，因此，令奥氏体晶粒尺寸在高于No.10的范围内。通常，奥氏体晶粒尺寸等于或高于晶粒尺寸No.11。理想地，奥氏体晶粒直径尽可能地小。然而，难以获得高于晶粒尺寸No.13的晶粒尺寸。注意，如上所述的轴承部件的奥氏体晶粒在具有富氮层的表面部分中和表面部分以内的内部中这二者之间并不变化。因此，成为晶粒尺寸号在上述范围内的对象的位置是表层部分和内部。奥氏体晶粒是指基于奥氏体晶粒边界痕迹的晶粒，其中，例如即便是在淬火处理之后，就在淬火之前的奥氏体晶粒边界痕迹仍保留在奥氏体晶粒上。富氮层内的氮含量可在0.1％到0.7％的范围内。在构件是座圈的情况下，氮含量可为磨削后的滚道表面上表层50μm内的值。根据本专利技术所述的上述和其他目的和特性点从以下参照附图作出的描述中将更加明显。附图说明图1是滚针轴承的剖视图。图2是用于寿命试验的滚针轴承的剖视图。图3是粗糙度曲线图，示出了试验轴承的滚动元件的加工表面状态。图4是粗糙度曲线图，示出了试验轴承的滚动元件的加工表面状态。图5是粗糙度曲线图，示出了试验轴承的滚动元件的加工表面状态。图6是试验装置的示意性剖视图。图7是示出寿命试验结果的图。图8是锥形滚柱轴承的剖视图。图9A是示出根据本专利技术示例所述的金属接触率的图。图9B是示出根据本专利技术比较例所述的金属接触率的图。图10是双圆筒试验装置(double cylindrical test apparatus)的整体示意图。图11是示意性剖视图，示出根据本专利技术实施例所述的滚动轴承。图12是图示出根据本专利技术实施例所述、用于滚动轴承的热处理方法的图。图13是图示出根据本专利技术实施例所述、用于滚动轴承的热处理方法的修改例的图。图14A是根据本专利技术示例所述、示出轴承部件的微观结构、特别是奥氏体晶粒的图。图14B是示出传统轴承部件的微观结构、特别是奥氏体晶粒的图。图15A是图14A的奥氏体晶粒边界的示意图。图15B是图14B的奥氏体晶粒边界的示意图。图16是示出用于静压破坏强度试验(断裂应力值的确定)的试件的视图。图17A是滚动疲劳寿命试验机的示意性前视图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滚动轴承，包括滚动元件，所述滚动元件至少在其表面上具有随机形成的无数微小凹形凹陷，其中，所述凹陷的平均面积在３０到１００μｍ↑［２］的范围内，并且，Ｒｙｍａｘ在０．４到１．０的范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2004-6-25 188690/2004;JP 2004-7-5 198617/20041.一种滚动轴承，包括滚动元件，所述滚动元件至少在其表面上具有随机形成的无数微小凹形凹陷，其中，所述凹陷的平均面积在30到100μm2的范围内，并且，Rymax在0.4到1.0的范围内。2.如权利要求1所述的滚动轴承，其中所述滚动轴承的外构件、内构件和所述滚动元件中的至少一个具有富氮层；并且，所述富氮层内的奥氏体...

【专利技术属性】
技术研发人员：辻本崇，冨加见理之，
申请(专利权)人：NTN株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]