一种高润滑性的轴承轴颈表面结构及其获得方法技术

本发明专利技术涉及一种高润滑性的轴承轴颈表面结构及其获得方法，该轴承轴颈的摩擦面均匀交错分布凸起的硬化区和相对凹陷的轴颈基材软化区，硬化区硬度比轴颈基材高15～25HRC，硬化区的凸起高度为5～30μm，这种软硬交替、高低错落的摩擦面既耐磨，又提升了承载弹性，降低了振动载荷，还可以提高轴颈表面的容油量，增加低速、高速状态下的润滑油膜厚度，降低摩擦系数，提升润滑性能，提高轴颈疲劳寿命；本发明专利技术提出的轴颈结构是通过电解等离子局部热处理方法实现的，制造工艺可实现自动化，工艺过程节能、环保、高效，消除了大型轴颈部件整体变形的风险。的风险。的风险。

【技术实现步骤摘要】
一种高润滑性的轴承轴颈表面结构及其获得方法


[0001]本专利技术属于滑动轴承设计
，尤其涉及一种高润滑性的轴承轴颈表面结构及其获得方法。

技术介绍

[0002]在工业生产中，滑动轴承部件应用十分广泛。轴颈是轴上用来安装轴承的部件，长期受到压力载荷和滑动载荷的作用，当其承受重载时，只有当大部分载荷通过润滑介质以液体或半液体摩擦传递时，轴颈轴瓦间才不会发生滞塞，低滑动速度下，轴颈表面和轴瓦表面靠得更近，润滑剂被挤出，金属接触面积增加，摩擦面发生滞塞的可能性增加，极易造成轴颈磨损，严重时甚至导致轴颈断裂。
[0003]对比专利1：RU2613129“液体摩擦轴承”，该专利提出了一种液体摩擦轴承，其轴颈表面存在多个油孔，用于向轴颈和轴衬的表面间隙供油，以保持润滑层。该种设备的缺点是轴颈表面硬度低，且由于其轴颈表面是光滑的圆柱面，会降低润滑油的流体润滑效果，使用过程中表面极易磨损，此外由于轴颈表面存在油孔，会导致应力集中，降低强度，因此限制了其应用领域。
[0004]对比专利2：RU2598121“滑动轴承”，该专利提出了一种用于船轴的滑动轴承，其带有减摩组板段，它们按以下顺序交替：由固体润滑材料（润滑剂）制成的板位于底部中央，由耐用材料制成的板位于左右两侧。该轴承可以提高螺旋桨轴支承的可靠性、增加承载能力和改善振动声学特性。 缺点是其结构是采用预制构件组装，且存在槽状和段状的应力集中区，这降低了轴承的承载能力，限制了其应用领域。
[0005]对比专利3：RU2139765“液体摩擦轴承”，该专利提出了一种用于轧机轧辊的液体摩擦轴承，其包含带有流体动力槽和孔的轴瓦轴衬，用于供给润滑液。该专利技术可用于板材轧机、型材轧机和线材轧机的辊架，能够增加承载能力、提高轴承转速。该轴承设备的缺点是，由于其滑动表面光滑，会降低润滑油的慢速流体润滑效果，在启动和停止轧机时形成润滑层的效率低，容易造成磨损。
[0006]对比专利4：RU2366560“零件表面硬化的方法及设备”，该专利提出了一种对轴承零件进行表面硬化的方法及设备。该专利通过等离子焊枪和杆状变形元件实现滑动轴承轴颈表面加热和塑性变形，进而获得了硬度交变，且存在凸起的轴颈表面，这种凸起实现了低转速下的液体润滑。其缺点是，轴颈表面的凸起是通过变形形成的，其硬度低、形状不规则，这就导致其磨损和流体动力润滑效率降低，限制了其应用。
[0007]针对上述技术问题，需要进行改进。

技术实现思路

[0008]本专利技术基于上述对比技术存在的问题，提供一种强度高、耐磨性好，且在高负载状态下低速及高速滑动时均具有良好润滑效率的高润滑性的轴承轴颈表面结构及其获得方法。其设计的轴承轴颈表面均匀交错分布高硬度的凸起的硬化区，与轴颈基材形成均匀的
波浪度，可以提高轴颈表面的容油量，提升低速润滑性能，本专利技术提出的轴颈结构是通过局部热处理实现的，制造工艺节能，高效。
[0009]为了达到以上目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种高润滑性的轴承轴颈表面结构，该轴承轴颈表面结构为轴承轴颈的摩擦面，该摩擦面包括多个凸起的硬化区和凹陷轴颈基材的软化区；多个凸起硬化区均匀交错布设，硬化区的凸起与轴颈基材构成的摩擦面存在波浪度。
[0010]作为本专利技术的一种优选方案，所述硬化区直径为10~50mm，深度为2~8mm，相邻硬化区的间距为10~40mm。
[0011]作为本专利技术的一种优选方案，所述硬化区表面形状呈矩形、菱形、圆形或椭圆形，单个硬化区表面积为60~2000mm2。
[0012]作为本专利技术的一种优选方案，所述硬化区中心的硬度比轴颈基材高15~25HRC。
[0013]作为本专利技术的一种优选方案，硬化区凸起的高点包络圆半径比轴颈基材表面形成的包络圆半径大5~30μm，也即轴承轴颈的摩擦面存在5~30μm的波浪度。
[0014]一种高润滑性的轴承轴颈表面结构的获得方法，具体步骤如下：步骤1：将未处理的轴承轴颈安装到轴颈夹具上，采用支架和布置在支架上的调整螺丝调整并固定轴承轴颈；步骤2：利用托架固定电解等离子热处理设备，使得电解等离子加热器喷嘴对准轴承轴颈表面拟进行硬化热处理的位置，电解等离子加热器喷嘴与轴承轴颈表面之间存在放电间隙；步骤3：通过电解液管道向电解等离子热处理设备供给电解液，使其充满电解槽；步骤4：利用电源在阳极和轴承轴颈之间通电，在电解液中形成电流，之后在轴承轴颈待处理表面处诱发等离子放电，实现轴承轴颈表面加热；步骤5：周期性的升、降电源的电压，实现轴承轴颈表面在相变温度上、下冷热循环，马氏体相变导致该局部表面体积膨胀形成凸起的硬化区，之后关闭电源；步骤6：利用轴颈夹具转动或移动轴承轴颈，使得电解等离子加热器喷嘴对准轴承轴颈表面下一处待处理位置，重复步骤4、步骤5，完成该位置的热处理硬化；步骤7：重复步骤6，依次完成整个轴承轴颈摩擦面处理，最终获得高润滑性的轴承轴颈表面结构。
[0015]作为本专利技术的一种优选方案，所述步骤5中，升高电压使轴承轴颈待处理表面温度高于Ac1（过共析钢）或Ac3（亚共析钢）温度50~100℃时，降低电压并将轴承轴颈待处理表面置于电解液中使其温度迅速降低至低于马氏体相变开始温度（Ms）50~100℃，重复上述操作完成1~20个热循环。
[0016]作为本专利技术的一种优选方案，除所述的轴承轴颈外，轴、平面导轨等滑动摩擦零件的摩擦面也可采用均匀交错分布凸起的硬化区和相对凹陷的轴颈基材软化区结构。
[0017]作为本专利技术的一种优选方案，所述轴承轴颈材质为碳钢、不锈钢或铸铁。
[0018]作为本专利技术的一种优选方案，所述步骤2中，根据工艺要求和轴承轴颈的尺寸选用合适规格的电解等离子热处理设备以及电解等离子加热器喷嘴。
[0019]作为本专利技术的一种优选方案，所述轴颈夹具配置两轴或多轴运动机构，使轴承轴颈与点解等离子热处理设备能够按程序实现相对移动 。
[0020]本专利技术的有益效果是：1、本专利技术提出的轴承轴颈摩擦面所有的凸起均为高硬度状态，增加了其耐磨性，高硬度区之外相对柔软的轴颈基材提升了结构承载时的弹性，降低了振动负荷，提高了疲劳寿命；2、本专利技术提出的轴承轴颈表面结构，是通过多次局部热处理获得的，单个硬化区表面积为60~2000mm2，深度2~8mm，均匀交错分布的大体积硬化区使得轴承轴颈表面层产生了压应力，这种压应力状态也增加了轴颈的强度和承受循环载荷的能力；3、本专利技术提出的采用电解等离子热处理方法制造轴承轴颈，是通过对轴承轴颈摩擦表面多次局部热处理来实现的，无需对轴承轴颈整体热处理，消除了整体热变形的风险，降低了制造难度，节约了能源，尤其是针对大型产品，如重型曲轴，与整体渗氮硬化相比，电解等离子局部热处理方法可将能源消耗降低95%以上；4、本专利技术提出的采用电解等离子热处理方法，可获得更深的硬化层，硬化深度为2~8mm，而采用炉中渗氮的方法，硬化层深度不超过1mm；5、本专利技术通过设置一种高润滑性的轴承轴颈表面结构的获得方法，提出的采用电解等离子热处理方法，基于一致性的系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高润滑性的轴承轴颈表面结构，该轴承轴颈表面结构为轴承轴颈（1）的摩擦面，其特征在于，该摩擦面包括多个凸起的硬化区（12）和凹陷轴颈基材（13）的软化区；多个凸起硬化区（12）均匀交错布设，硬化区（12）的凸起与轴颈基材（13）构成的摩擦面存在波浪度。2.根据权利要求1所述的一种高润滑性的轴承轴颈表面结构，其特征在于：所述单个硬化区（12）直径为10~50mm，深度为2~8mm，相邻硬化区（12）的间距为10~40mm。3.根据权利要求1所述的一种高润滑性的轴承轴颈表面结构，其特征在于：所述硬化区（12）表面形状呈矩形、菱形、圆形或椭圆形，单个硬化区表面积为60~2000mm2。4.根据权利要求1所述的一种高润滑性的轴承轴颈表面结构，其特征在于：所述硬化区（12）中心的硬度比轴颈基材（13）高15~25HRC。5.根据权利要求1所述的一种高润滑性的轴承轴颈表面结构，其特征在于：所述轴承轴颈（1）的摩擦面存在5~30μm的波浪度。6.一种如权利要求1—5任一项所述的高润滑性的轴承轴颈表面结构的获得方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1：将未处理的轴承轴颈（1）安装到轴颈夹具（2）上，采用支架（4）和布置在支架（4）上的调整螺丝（5）调整并固定轴承轴颈（1）；步骤2：利用托架（6）固定电解等离子热处理设备（3），使得电解等离子加热器喷嘴（11）对准轴承轴颈（1）表面拟进行硬化热处理的位置，电解等离子加热器喷嘴（11）与轴承轴颈（1）表面之间存在放电间隙；步骤3：通过电解液管道（10）向电解等离子热处理设备（3）供给电解液（8），使其充满电解槽；步骤4：利用电源（9）在阳极（7）和轴承...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐睦忠，郭瑞，
申请(专利权)人：浙江巴顿焊接技术有限公司乌克兰国家科学院巴顿焊接研究所中国乌克兰巴顿焊接研究院对外经济代表处，
类型：发明
国别省市：