滚柱轴承的白蚀裂纹坚固性增加制造技术

本发明专利技术涉及滚柱轴承的白蚀裂纹坚固性增加。本发明专利技术提供了一种用于增加滚柱轴承的白蚀裂纹坚固性的方法。该方法包括形成在滚柱轴承的轴承滚道表面上的白层和/或轴承滚道表面处的材料区，所述材料区比原来材料具有低的屈服点或屈服应力，这通过如下方式实现：将滚柱轴承加热到100℃和200℃之间的温度5分钟和2小时之间的时间段，同时使轴承滚道表面与化学添加剂接触。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于增加滚柱轴承的白蚀裂纹坚固性的方法。更具体地，本专利技术涉及一种用于增加主要是钢制机械零件的滚柱轴承的疲劳强度的方法，以用于降低在此滚柱轴承中形成所谓的“白蚀裂纹(while etching cracks)”或“脆性碎片(brittle flakes)”的趋势。
技术介绍
已知当机械零件在彼此上滚动且滑动时，发生一定的磨损和疲劳症状。此疲劳的特殊的形式从一定的球轴承和滚柱轴承中已知，所述轴承例如使用在风力涡轮机中用于将转子轴以旋转方式支承在风力涡轮机的壳体内，或例如使用在行星齿轮单元中用于将行星轮相对于行星架支承。在已经受载例如超过2500小时或例如超过10000小时之后，在此轴承中可观察到·疲劳现象，从而脆性碎片从轴承的滚柱元件或从轴承表面的剥离。此脆性碎片的形成总是伴随有较小裂纹的形成和/或在所述轴承表面下方的转变区域的形成。这些裂纹和区域可例如在疲劳研究情况中通过显微镜可见。在此，获取已暴露于滚动载荷和/或滑动载荷很长时间的轴承的样本，然后用合适的化学产品腐蚀此样本，使得裂纹和转变区域可被清晰地观察到。作为滚动和/或滑动的结果而发生的疲劳的特征是，在脆性碎片中或在脆性碎片附近可观察到其颜色在显微镜下为白色的裂纹、区域、带和/或层。这些特征经常被称为白蚀裂纹，白蚀区，白蚀层，白蚀带等。根据现有技术和科学，作为滚动和/或滑动载荷的结果而形成脆性碎片和白蚀裂纹的机制尚未知。只要此机制未被发现，则仍将难于发现有效的方式来避免或至少降低白蚀裂纹的形成。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种用于增加滚柱轴承的白蚀裂纹坚固性的方法。所述方法包括形成在滚柱轴承的轴承滚道表面上的混合物层(也称为白层)和/或所述轴承滚道表面处的材料区，所述材料区与原来材料相比，或换言之与处理前的轴承材料相比，具有较低的屈服点或屈服应力。这通过如下方式实现将滚柱轴承加热到100°c和200°C之间、例如 120°C和150°C之间或130°C和140°C之间的温度5分钟和2小时之间、例如15分钟和30分钟之间的时间段，同时使轴承滚道表面与化学添加剂接触。根据本专利技术的实施例，在滚柱轴承的轴承滚道表面上可以仅形成白层，或者，在轴承滚道表面处可以仅形成与原来材料相比、或换言之与处理前的轴承材料相比具有较低的屈服点或屈服应力的材料区。根据另一个实施例，可同时形成在滚柱轴承的轴承滚道表面上的白层和在轴承滚道表面处的材料区，该材料区具有比原来材料低的屈服点或屈服应力。在后者情况中，具有较低的屈服点或屈服应カ的材料区可位于白层和轴承的基础材料之间。化学添加剂例如可以是带有高达500ppm的含水量的防护油或变速箱油。根据本专利技术的实施例，所述方法可被整合到在将滚柱轴承组装在应用设备、例如风カ涡轮机的变速箱内的组装过程期间的轴承热处理中。 根据本专利技术的其它实施例，可在将滚柱轴承安装在特定的应用设备、例如风カ涡轮机的变速箱内之后执行方法。根据此实施例，可在特定的应用设备的首次正常运行之前执行方法，或可在特定的应用设备的首次正常运行之后执行方法。根据本专利技术的进ー步其它实施例，可在应用设备的正常运行期间且在正常工作温度下执行方法。“在正常运行期间”意味着在应用设备的所意图的应用设备工作期间。附图说明 应注意到，在不同的附图中，相同的附图标记指示相同的、类似的或相似的元件。图1图示了在WEC失效轴承的滚道表面附近的白蚀区。图2示意性地图示了材料样本，所述材料样本包括在轴承滚道表面处的白层和作为带有摩擦V的冲击载荷Pmax的结果的塑性变形区。图3示出了对于未被任何处理的标准轴承材料和对于已在空气中被热处理的轴承材料的压头载荷测量的結果。图4示出了对于未被任何处理的标准轴承材料和对于已被热处理同时轴承滚道表面曾与化学添加剂接触的轴承材料的压头载荷测量的結果。图5图示了根据本专利技术的实施例的方法中的加热步骤的示例，其带有温度和时间的參数。具体实施例方式在描述中将使用不同的实施例来描述本专利技术。因此，将參考不同的附图。应理解的是这些附图g在非限制，仅通过权利要求限制本专利技术。附图因此用于图示目的，附图中的一些元件的尺寸为清晰起见被夸大。术语“包括”不解释为以任何方式限制本专利技术。在权利要求中所使用的术语“包括” g在限制其后所描述的内容；这不排除其他元件、零件或步骤。在权利要求中和在描述中所使用的术语“连接”不应解释为限制于直接连接，除非另外指明。因此，部分A连接到部分B不限制于部分A直接接触部分B，而是也包括部分A和部分B之间的间接接触，換言之也包括在部分A和部分B之间存在中间部分的情形。并非本专利技术的所有实施例都包括本专利技术的所有特征。在如下的描述和权利要求中，所要求的实施例中的任何实施例能以任何组合使用。本专利技术提供了一种用于増加滚柱轴承的白蚀裂纹坚固性的方法。更具体地，本专利技术提供了一种用于増加主要是钢制机械零件的滚柱轴承的疲劳强度的方法，以降低在此滚柱轴承上形成“白蚀裂纹”或“脆性碎片”的趋势。滚柱轴承例如可以是使用在风カ涡轮机或用于风カ涡轮机的变速箱内的滚柱轴承。白蚀裂纹坚固性意味着滚柱轴承材料抵抗白蚀裂纹的形成的能力。如上所述，当机械零件在彼此上滚动和滑动时，发生一定的磨损和疲劳的症状，例如出现脆性碎片和白蚀裂纹，白蚀裂纹也称为WEC。为便于解释，在如下的描述中，受到由于WEC导致的损伤或由于WEC的存在而导致的失效的轴承将称为WEC失效轴承。同样如上所述，导致作为滚动或滑动载荷的结果而形成WEC的机制尚未已知。因此，重要的是，首先确定是什么原因导致了在轴承材料中的WEC形成，以发现合适的方法或措施来尽可能有力地且有效地防止在滚柱轴承材料内形成WEC。图1示出了 WEC失效轴承的部分的显微图像。此图像示出了白蚀裂纹I的存在和半圆形裂纹表面2的存在。白蚀区I位于轴承的滚道表面3附近，且可定向为与滚道表面 3平行、或相对于滚道表面3傾斜。轴承的滚道表示轴承的功能表面，该功能表面接触轴承的滚子元件。基于白蚀区I的定向和带有纳米结晶的改变的微结构，这些白蚀区可解释为绝热剪切帯，如本领域技术人员所已知。图1中的图像也示出了在轴承的滚道表面3正下方的半圆形裂纹表面2。基于全局几何形状和凸起(顶部)和凹入(穴)在裂纹表面处的存在，此半圆形裂纹表面2可解释为由波状载荷生成的剥落裂纹表面。类似的半圆形或整圆形裂纹表面可与在滚道表面3正下方的材料杂质的存在相结合地观察到。此观察与在冲击试验之后注意到的材料杂质在剥落裂纹表面处的影响一致。因为存在绝热剪切带和剥落裂纹表面，所以已断定WEC失效最可能由作用在轴承材料上的冲击载荷导致。因此，避免或至少降低WEC失效的方式可以是增加抵抗冲击载荷的耐受性。在此，使得轴承抵抗WEC更稳定的ー个可能性可以是施加另外的材料处理，这增加了抵抗冲击载荷的耐受性，或换言之增加了轴承材料的允许的可施加的冲击载荷。从涉及冲击载荷技术的已知理论中，可推断通过在表面处设置混合物层和/或在白层和原来的轴承材料之间设置塑性变形区，可使得材料获得更高的对于冲击载荷的耐受性，本领域技术人员也把混合物层称为白层。这在图2中示意性地图示，所述图2示出了材料样本，所述材料样本包括在样本的表面4处的白层(区3，Z3)和作为带有摩擦V的冲击载荷Pmax的结果在本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于增加滚柱轴承的白蚀裂纹坚固性的方法，所述滚柱轴承具有轴承滚道表面，其特征在于，所述方法包括形成在所述滚柱轴承的轴承滚道表面上的白层和/或在所述轴承滚道表面处的材料区，所述材料区与原来材料相比具有较低的屈服点或屈服应力，这通过如下方式实现：将所述滚柱轴承加热到100℃和200℃之间的温度5分钟和2小时之间的时间段，同时使所述轴承滚道表面与化学添加剂接触。

【技术特征摘要】
2011.09.23 EP 11182552.71.用于增加滚柱轴承的白蚀裂纹坚固性的方法，所述滚柱轴承具有轴承滚道表面，其特征在于，所述方法包括形成在所述滚柱轴承的轴承滚道表面上的白层和/或在所述轴承滚道表面处的材料区，所述材料区与原来材料相比具有较低的屈服点或屈服应力，这通过如下方式实现将所述滚柱轴承加热到100°c和200°C之间的温度5分钟和2小时之间的时间段，同时使所述轴承滚道表面与化学添加剂接触。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在120°C和150°C之间的温度下或在130°C和140°C之间的温度下，执行所述滚柱轴承的加热。3.根据权利要求1所述的方法，其中，在15分钟和30分钟之间的时间段期间，执行所述滚柱轴承的加热。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·卢伊克斯，格里尔特·沃特，
申请(专利权)人：ZF风能安特卫普有限公司，
类型：发明
国别省市：