用于对分式球面轴颈的球形元件及制造方法技术

本发明专利技术涉及制造球体，尤其用于球节的球体的一种方法以及涉及一种用于对分式球面轴颈的球形元件。按照发明专利技术的球体制造通过冷挤压和紧接着的磨削来实现，其中应用了微合金化的碳锰钢用于制造球体。由于应用了微合金化碳锰钢球体具有一种由于冷加工而有突出的强度的硬度。按照现有技术用于制造属于此类的球体所必需的调质处理工序因此可以取消，因而可以使用价廉的材料并因此大大降低制造成本。发明专利技术可以更简单和更经济有利地实现尤其是用于对分式球面轴颈的球体的制造，其中同时还保持或者提高了表面质量和材料质量以及强度和耐磨性，而且降低了球体的制造消耗并还排除了在调质处理时经常出现的在球体表面上的撞击点的问题。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术涉及按照权利要求1所述的用于制造尤其是用于球节的球体或者球形元件的一种方法。专利技术还涉及按照权利要求7的前序所述的一种用于对分式球面轴颈的球形元件。
技术介绍
对分式球面轴颈大多包括一个轴颈元件以及一个单独的用于接纳轴颈元件而打有孔的球体。这里已公开的是用冷挤压来制造用于对分式球面轴颈的球体，准确地说球形元件，例如象带孔的球体或者球形元件。在现有技术中通常应用调质钢来制造用于对分式球面轴颈的球体。在球体冷挤压后首先使球体调质处理。与调质过程相联系的是使球体淬火，其方法是将加热或者软化状态下的球体从调质炉倒入淬火介质里。但在倒入淬火介质时仍还软的球体相互碰撞或才撞在淬火容器壁上，因此在球体表面上产生不希望有的撞击点。这些撞击点必须在随后的工序中很费事地再去除掉，例如通过磨削球体表面。然而基本上必须在整体球体表面上都磨去许多材料，如相当于撞击点的深度的材料量。这里就要磨去相当多的材料量，这一方面大大延长了磨削时间，另一方面导致磨具的快速磨坏。此外必须在球面加工时预先以加工余量形式考虑所要磨去的材料量，因此就造成了附加的材料费用。已知的制造这种球体的方法的另一个缺点在于按照现有技术为此必须使用调质钢。但这种调质钢比其它钢更贵，这还与以下有关联调质钢必须在拉拔车间里拉拔并退火到球状渗碳体(GKZ)以便实现所希望的材料组织。此外这由调质钢制成的球体必须在冷挤压后不言而喻地进行相应的调质处理，从而使这由调质钢制成的球体达到所希望的，规定的调质钢硬度值和强度性能。但所有这些花费大并因此导致球体制造成本过高。
技术实现思路
在这种背景下本专利技术的任务是提出一种尤其用于对分式球面轴颈的球体或者说这球体的制造方法，用这种球体或者说此方法就可以克服现有技术中的缺点。球体应该可以特别简单和经济有利地制成。尤其应该克服球体表面上产生撞击点的问题。并因此不必接着排除这些撞击点了。但这用已知的方法所达到的球体的高材料质量和高表面质量以及所希望的球体的高强度同时也应该达到或者保持。该任务通过具有权利要求1的特征的方法或者通过具有权利要求7的特征的球形元件来解决。优选的实施形式分别见从属权利要求。按照专利技术的制造球体的方法包括以下所示的工序。首先以本身就已知的方式在第一个工序里由毛坯制成一种杆段或者线材段。然而其中应用一种由微合金化的碳锰钢组成的毛坯。这里首先原则上说每种具有微合金化元件的碳锰钢都适合，这种钢在熔炼后被热扎并生成一种细晶粒的铁素体-球光体组织。接着使这部段酸洗，尤其要排除氧化层并为以后的工序提供所述段的一种纯金属表面。在下一个工序中使杆段或者线材段通过冷挤压成型，从而产生所希望的球体形状。最后在下一个工序中将球体表面磨削到规定的尺寸和规定的形状。按照专利技术的方法在许多方面是特别有利的。首先代替了由现有技术已知的调质钢而采用一种微合金化的碳-锰钢用来制造球体。微合金化碳锰钢尤其不必进行调质，但如所示那样由于冷变形而达到一种突出的强度和硬度，这种冷变形则在由杆段或者线材段冷挤压成球体的工序中进行。由于按照现有技术用来制造球体总是必需的调质工序可以取消，因此首先与调质相连系的费用以及相应的成本同样也没有了。而由此与现有技术联系的在球体表面上产生不希望的撞击点的问题尤其也完全排除，这些撞击点是在将热的或者说软的球体从调质炉里倒入淬火介质里时产生的。此外用另一句话说意味着球体在冷挤压时就可以非常接近于最终尺寸，因为不再如现有技术那样必须考虑到磨削球体时很大的材料磨削量了，这种磨削量是在那里用于去除撞击点所必需的。按此方式一方面使所用的毛坯完全地充分利用，因此节省了材料成本。另一方面大大缩短了用于随后磨削所需的时间，这是因为必须磨削掉的材料大大减少了。按此方式尤其还大大减少了磨削工具的磨损以及随之产生的磨削油泥，这同样也节省了成本并且有利于制造方法的环境保护。正如所示那样，由微合金化碳锰钢冷挤压成的球体在挤压之后，由于冷加工以及由于所述的微合金化钢的特殊性能，甚至具有比由现有技术已知的调质球体更高得多的硬度。这种较高的硬度一方面改善了球体的可磨削性并缩短了必需的磨削时间。另一方面在整个制造过程中在操作球体时，尤其也在磨削之后，在球体，表面上产生还要少的撞击点。这是有利的，因为一种尽可能地接近于理想球体表面的没有撞击点的球体形状就形成特别轻便灵活和少磨损的球节，这种球节在工作中当球体于轴承套里运动时产生尽可能小的滞滑效应。按照专利技术的一种优选的实施形式这些部段在酸洗之后在下一个工序中进行拉拢或者说在酸洗之后将部段退火并拉拢至球形渗碳体(GKZ处理)。按此方式在最终的冷挤压之前就达到材料的一种冷作硬化，因此进一步提高了接着所获得的球体的强度。按照另外一种同样也优选的专利技术的实施形式，在拉拔前或者说在GKZ处理之前使线材段或者杆段进行磷化处理和/或涂上一种干润滑剂。因为在冷挤压时，在工件和工具之间产生高的压应力，因此大多数必须采取措施，通过这些措施防止在工具和工件之间发生冷焊接。这在此处通过在线材段或者杆段上涂上一个载体层或者磷化层。在这载体层上又设有一层干润滑层，这干润滑层在冷挤压时具有足够的耐压性并因此阻碍了在工作和工具之间的金属接触。作为耐压的固体润滑剂例如可以使用石墨、二硫化钼、特殊的皂粉润滑剂或蜡。按照专利技术的一种优选实施形式在球体表面磨削之后在下一个工序中进行球体的氮碳共渗。氮碳共渗可以改善耐蚀性和耐磨性，尤其是在球体和轴瓦之间有表面粘附时。此外氮碳共渗的表面具有减小的磨擦系数。其原因是在氮碳共渗时在球体表面上产生的具有特别高的稳定性的所谓连接层，此连接层只具有百分之几毫米的厚度。此外这氮碳共渗是一种比较环保的方法并形成一种有利的例如对于电镀离析层的备选方案。氮碳共渗优选在盐浴中进行。按照专利技术的另一种优选的实施形式，使球体在磨削之后或者在氮碳共渗之后在另外一个工序里进行抛光或者说重新磨削并接着抛光。因此进一步提高了球体表面的耐蚀性和耐磨性，并且进一步降低了磨擦系数。按照专利技术的另外一个同样也是优选的实施形式这种碳锰钢具有一种微合金化元素用于加速在渗氮或者氮碳共渗时氮的渗透。对于微合金化元素来说特别优选的是指钒。通过应用尤其是钒作为微合金化元素使渗氮时氮的渗透加速。按此方式可以在不改变渗氮时间的情况下实现连接层较大的硬度值和较大的淬火深度，因此除此之外还进一步改善腐蚀性能。另一种可选方案用较短的工序时间或者渗氮时间可以实现连接层的如同在调质钢时那样相同的有利的性能。试验例如已经表明盐浴过程时间按此方式可以以90分钟降低33％至60分钟。总之通过优化的渗氮过程或者通过缩短渗氮时间相比于由现有技术所已知的使用调质钢的球体的制造方法来说，按专利技术的方法具有另一个成本方面的优点。专利技术还涉及一种球形元件，尤其用于对分式球面轴颈。一种对分式球面轴颈以其本身已知的方式基本上由一个轴颈元件和一个打有孔的球形元件组成。然而按照专利技术球形元件的特征在于它由具有微合金化元素的非调质碳锰钢组成。微合金化碳锰钢不需要调质过程，而由于通过冷挤压的冷加工而具有突出的强度和硬度。如开头已表示的那样，因此可以取消用于按现有技术制造球体所必需的调质，因而就取消了相应的费用以及与之关联的成本。此外也解决了在球体表面上不想要的撞击点问题，因为无备用地取消了与之有关的成问题的将本文档来自技高网...

【技术保护点】
制造尤其是用于球节的球体或者球形元件的方法，具有以下工序：ａ）由一种热轧的由微合金化碳锰钢组成的毛坯制造一种杆段或者线材段；ｂ）酸洗；ｃ）将所述段冷挤压成球体或者球形元件；和ｄ）对球体表面磨削。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2004-5-4 102004022248.71.制造尤其是用于球节的球体或者球形元件的方法，具有以下工序a)由一种热轧的由微合金化碳锰钢组成的毛坯制造一种杆段或者线材段；b)酸洗；c)将所述段冷挤压成球体或者球形元件；和d)对球体表面磨削。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在工序b(酸洗)之后在下一个工序b’中至少进行拉拔过程。3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在工序b(酸选)之后，在下一个工序b”中将所述段退火和拉拔至球形的渗碳体(GKZ)。4.按权利要求2或3所述的方法，其特征在于，部段在工序’(拉拔)之前，或者在工序b”(GKZ)期间磷化和/或涂上一层干润滑层。5.按权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在工序d(磨削)之后在接着的工序e中进行球体或者球形元件的氮碳共渗。6.按权利要求5所述的方法，其特征在于，工序e中的氮碳共渗在盐浴中进行。7.按权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，球体或者球形元件在工序d(磨削)或e(氮碳共渗)之后在下一个工序...

【专利技术属性】
技术研发人员：J克鲁塞，D阿达姆克兹克，R斯托特劳，JP卡斯塔纳特，
申请(专利权)人：ZF腓特烈港股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]