專利名稱：用于生產(chǎn)滾動(dòng)軸承的容納多個(gè)滾動(dòng)體的石墨護(hù)圈的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)滾動(dòng)軸承的容納多個(gè)滾動(dòng)體的石墨護(hù)圈的方法。
背景技術(shù)：
在不同的應(yīng)用領(lǐng)域中，例如真空技術(shù)、食品加工或電子生產(chǎn)設(shè)備(Productronic)， 滾動(dòng)軸承的脂潤(rùn)滑或油潤(rùn)滑是不可行的或不希望的，或者是，工作溫度高于潤(rùn)滑劑的耐熱 性。因此需要一種特殊的滾動(dòng)軸承，所述滾動(dòng)軸承具有高熱穩(wěn)定性和高介質(zhì)穩(wěn)定性，同時(shí)又 具有最佳的滾動(dòng)軸承特性并且也正好適用于干運(yùn)轉(zhuǎn)(Trockenlauf)。通過不使用呈脂形式 或油形式的潤(rùn)滑劑并且具有高熱穩(wěn)定性，使得所述滾動(dòng)軸承特別適用于食品技術(shù)設(shè)備中， 所述滾動(dòng)軸承同樣也適合于耐高溫的軸承位置(Largerstelle)，例如內(nèi)燃機(jī)等中的軸承位 置。這種合適的、已知的滾動(dòng)軸承通常具有陶瓷的滾動(dòng)體，然而所述陶瓷的滾動(dòng)體由 于反復(fù)的、碰撞式的施以應(yīng)力而具有高破碎危險(xiǎn)。所述陶瓷的滾動(dòng)體的生產(chǎn)成本也較高并 且從經(jīng)濟(jì)角度通常是不可取的。此外，由于陶瓷的原材料不能被制成滾針(Nadelrolle)，因 而只能使用具有陶瓷球的初級(jí)的球軸承。同樣也是已知的是，將滾動(dòng)軸承構(gòu)造有石墨護(hù)圈，將滾動(dòng)體容納在所述石墨護(hù)圈 中。石墨其本身適合作為潤(rùn)滑材料，也就是說(shuō)，由于護(hù)圈中最小化的石墨磨擦，所述滾動(dòng)軸 承具有自潤(rùn)滑性并且其因此能夠被使用在所提及的、要求苛刻的應(yīng)用領(lǐng)域。然而，所述滾動(dòng) 軸承的缺點(diǎn)是，所述石墨護(hù)圈至今仍然必須非常費(fèi)勁地通過車削或銑削來(lái)切削生產(chǎn)，其中， 所述切削生產(chǎn)是困難的，就此已經(jīng)在DE 36 11 907中指出。因?yàn)檫@樣的石墨構(gòu)件具有很高 的破碎危險(xiǎn)性，這在生產(chǎn)范圍內(nèi)是有問題的。因而，只能給出小規(guī)模的生產(chǎn)切削制成的石墨 護(hù)圈并且所述生產(chǎn)是成本極高的。雖然如此，利用所述石墨護(hù)圈仍可制造出最小化自潤(rùn)滑 的高性能滾動(dòng)軸承，所述高性能滾動(dòng)軸承尤為適用于干運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)用以及其他最小量潤(rùn)滑應(yīng)用 或介質(zhì)潤(rùn)滑應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于的問題是，給出一種生產(chǎn)石墨護(hù)圈的方法，所述方法相對(duì)于迄今已知 的切削生產(chǎn)方法有所簡(jiǎn)化。為了解決所述問題，在開頭提及類型的方法中根據(jù)本發(fā)明設(shè)置為，以注塑法由包 含碳中間相粉末的物料來(lái)注塑成護(hù)圈注塑體，然后為了將中間相的碳轉(zhuǎn)變成純石墨而將所 述護(hù)圈注塑體進(jìn)行熱處理。本發(fā)明基于如下有利認(rèn)識(shí)，S卩，可行的是，能以注塑法生產(chǎn)護(hù)圈注塑體，該護(hù)圈注 塑體的主要組分是存在于中間相中的碳粉末。所述生產(chǎn)能通過使用粉末壓鑄法進(jìn)行，也可 能是PIM法(PIM 粉末注塑成型(Powder Injection Molding))。通過所述粉末注塑法就 有可能生產(chǎn)出在形狀上和大小上都基本上相應(yīng)于成品石墨元件的護(hù)圈注塑體，而僅還必須 以熱處理方法進(jìn)行石墨化，以便將中間相的碳轉(zhuǎn)變成石墨。在注塑法中可行的是，在使用能塑性變形的物料之后，能夠生產(chǎn)出不同幾何形狀的護(hù)圈，而所述護(hù)圈只需要進(jìn)行溫度處理(temperaturbehandeln)?？赡艿臋C(jī)械再加工步驟，特別是切削再加工步驟都是不需要的， 因此開頭提及的問題有利地通過根據(jù)本發(fā)明的方法將不再存在。同時(shí)，由于一定程度上自 由的可成型性，而可以制造容納不同構(gòu)造的滾動(dòng)軸承的護(hù)圈，從而在使用根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn) 的石墨護(hù)圈的情況下，球軸承的生產(chǎn)，以及滾針軸承、滾柱軸承和桶型滾子軸承的生產(chǎn)都是 可行的，所述石墨護(hù)圈負(fù)責(zé)各種軸承類型的自潤(rùn)滑。石墨化的熱處理優(yōu)選地在1800-3200°C的溫度下進(jìn)行，尤其是在2000-3000°C的
溫度下進(jìn)行。在本法的改進(jìn)方案中可以設(shè)置為，在注塑后，護(hù)圈注塑體首先在溫度為150-600°C 的溫度下，尤其是在200-500°C之間進(jìn)行處理，以去除所包含的粘合劑，此后為了石墨化 而進(jìn)行熱處理。所使用的注塑物料除了碳中間相粉末和用于石墨化過程的一種或多種 添加劑以外還包括用于生產(chǎn)物料和調(diào)整物料粘性的一定份額的粘合劑。所述粘合劑在 護(hù)圈中，即在護(hù)圈綠件中仍然存在，并且將要被去除，粘合劑的去除通過所介紹的熱脫粘 (entbindern)過程實(shí)現(xiàn)。隨著溫度的升高，粘合劑或不同的粘合成分的粘性降低，隨后所述 粘合劑或不同的粘合成分蒸發(fā)或分解，其中，脫粘過程延續(xù)幾個(gè)小時(shí)。隨后，通常也被稱為 棕件的已脫粘的注塑體為了石墨化而進(jìn)行熱處理。對(duì)于熱脫粘過程另選地，同樣可行的是，所述護(hù)圈注塑體以催化的方式進(jìn)行脫粘， 這與較短的處理時(shí)間相聯(lián)系，該處理時(shí)間例如在2-3小時(shí)的范圍內(nèi)。這種方法是熱分解 的特殊形式，該形式與所述熱脫粘相比在通常更低的溫度下進(jìn)行，例如在50-150°C之間的 范圍內(nèi)。催化脫粘過程能以如下方式進(jìn)行，即，向脫粘爐中的氣氛添加氣態(tài)的催化劑，例如 HNO3。此外，原則上液態(tài)脫粘或者通過超臨界的CO2脫粘也是可以考慮的，然而各種所述 的脫粘方法都連帶著明顯很高的工藝開支。除了根據(jù)本發(fā)明的方法，本發(fā)明還涉及一種滾動(dòng)軸承。所述滾動(dòng)軸承包括內(nèi)圈、夕卜 圈以及多個(gè)滾動(dòng)體，所述多個(gè)滾動(dòng)體被容納在根據(jù)所描述的類型的方法無(wú)切削地生產(chǎn)的石 墨滾動(dòng)體護(hù)圈中。所述內(nèi)圈和所述外圈以及所述滾動(dòng)體能夠由極其不同的鋼組成，所述鋼 相應(yīng)地與應(yīng)用相關(guān)地進(jìn)行選擇。當(dāng)滾動(dòng)體被用在腐蝕性環(huán)境中時(shí)，可以使用耐腐蝕的鋼；或 者在提出高硬度要求時(shí)，可以使用耐高溫的鋼或表面硬化(einsatzharten )的鋼；以及也 可以使用傳統(tǒng)鋼，其中，各個(gè)構(gòu)件當(dāng)然也可以由不同的鋼類型組成。


下面，結(jié)合對(duì)附圖進(jìn)行參照的實(shí)施例來(lái)介紹本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié)。所述附圖是示意性圖示并且其中圖1示出用于闡明根據(jù)本發(fā)明的方法的原理圖示，以及圖2示出根據(jù)本發(fā)明的滾動(dòng)軸承的作為原理圖示的剖面圖。
具體實(shí)施例方式圖1以原理圖示的形式示出根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)滾動(dòng)軸承護(hù)圈的方法。在階段I中，首先示出用于生產(chǎn)顆粒的準(zhǔn)備過程，在該準(zhǔn)備過程中，可注塑的物料被熔化。從碳中間相粉末1及由粘合劑2和用于石墨化的一種或多種添加劑3組成的混合 物出發(fā)，首先在步驟4中制造出混合物，所述混合物接著在造粒步驟5中，在應(yīng)用擠壓機(jī)連 同接在后面的造粒裝置的情況下被加工，從而產(chǎn)生終產(chǎn)品顆粒6。所述顆粒6具有更小的、 硬化的小球或顆粒的形狀并且由碳中間相粉末、所述一種或多種添加劑以及粘合劑組成。 所述顆粒能夠被生產(chǎn)成獨(dú)立的工作物(Arbeitsgut)并且在生產(chǎn)石墨護(hù)圈時(shí)，才根據(jù)需要 進(jìn)行加工。所述加工首先在步驟II中執(zhí)行，所述步驟II 2描述了成型過程。將所述顆粒6放入擠壓機(jī)7中，壓鑄裝置8接在所述擠壓機(jī)7后面。注塑設(shè)備構(gòu)造用于PIM-注塑法(PIM 粉末注塑成型)，該注塑設(shè)備也可以加工這種由粉末組成的物料。在所述擠壓機(jī)7中，首先 所述顆粒熔化，此后，將已熔化的物料輸送給壓鑄裝置8中，然后在所述壓鑄裝置8中，如在 圖1中原理性所示地，滾動(dòng)軸承護(hù)圈注塑而成。隨后護(hù)圈注塑體9或者說(shuō)綠件在必要時(shí)根 據(jù)之前的烘干過程在步驟III中脫粘，也就是說(shuō)，去除粘合劑份額。如a)所描述的那樣，當(dāng) 向脫粘系統(tǒng)中的氣相輸送相應(yīng)的催化劑，例如HNO3時(shí)，所述脫粘過程能以催化的方式進(jìn)行。 所述催化劑使得粘合劑或粘合成分的分解或蒸發(fā)能在相當(dāng)?shù)偷臏囟认聢?zhí)行。作為另選地， 存在著可能性，如b)所描述的那樣，同樣設(shè)置有熱脫粘過程，然而在該熱脫粘過程中，護(hù)圈 注塑體9必須加熱到200-500°C之間的范圍內(nèi)的較高溫度，而催化脫粘過程在低于200°C的 溫度下就能進(jìn)行。接著，已脫粘的注塑體9 (也被稱為棕件)在步驟IV中經(jīng)歷再次熱處理，將通過脫 粘過程(尤其是在熱脫粘過程的情況下)已大致預(yù)燒結(jié)的碳中間相粉末轉(zhuǎn)變?yōu)榧兪Ｋ?述再次熱處理在溫度范圍為2000-3000°C的相應(yīng)的爐中進(jìn)行。在該再次熱處理過程期間，注 塑體9被充分燒結(jié)并且與添加劑相聯(lián)系下，將中間相的碳轉(zhuǎn)變成石墨。這個(gè)石墨化步驟也 持續(xù)數(shù)小時(shí)。在被冷卻后，就得到了隨時(shí)可以使用的石墨護(hù)圈，所述石墨護(hù)圈不需要切削式 的再處理。圖2以原理圖示的形式示出根據(jù)本發(fā)明的滾動(dòng)軸承10，所述滾動(dòng)軸承10包括外 圈11、內(nèi)圈12以及以根據(jù)本發(fā)明的方法生產(chǎn)的石墨護(hù)圈13。在所述石墨護(hù)圈的里面容納 有滾動(dòng)體14，這里為球。所述外圈11、內(nèi)圈12和所述滾動(dòng)體14能夠由根據(jù)各自的使用目 而選擇的鋼組成，例如當(dāng)滾動(dòng)體被用在腐蝕性環(huán)境中時(shí)，可以使用耐腐蝕的鋼。同樣可以使 用的是耐高溫的鋼、表面硬化的鋼或傳統(tǒng)的鋼。根據(jù)本發(fā)明的滾動(dòng)軸承10特別適用于干運(yùn) 轉(zhuǎn)。因?yàn)槭o(hù)圈13的石墨在軸承運(yùn)動(dòng)或滾動(dòng)體運(yùn)動(dòng)中的最小化磨擦足以保證最小潤(rùn)滑， 因此根據(jù)本發(fā)明的滾動(dòng)軸承也能夠用在要求苛刻的應(yīng)用領(lǐng)域。附圖標(biāo)號(hào)1 碳中間相粉末2 粘合劑3 添加劑4 步驟5 造粒步驟6 顆粒7 擠壓機(jī)8 壓鑄裝置
9護(hù)圈注塑體10滾動(dòng)軸承11外圈12內(nèi)圈13石墨護(hù)圈
14滾動(dòng)體
權(quán)利要求
生產(chǎn)滾動(dòng)軸承的容納多個(gè)滾動(dòng)體的石墨護(hù)圈的方法，其特征在于，以注塑法由包含碳中間相粉末的物料注塑成護(hù)圈注塑體，然后為了將中間相的碳轉(zhuǎn)變成純石墨而對(duì)所述護(hù)圈注塑體進(jìn)行熱處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，用于石墨化的所述熱處理在1800-3200°C 溫度下進(jìn)行，尤其是在2000-3000°C之間進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述注塑后，對(duì)所述護(hù)圈注塑體 首先在150-600°C的溫度，尤其是在200-500°C之間的溫度進(jìn)行處理，以去除所包含的粘合 齊U，之后進(jìn)行用于石墨化的所述熱處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述注塑后，將所述護(hù)圈注塑體以 催化的方式進(jìn)行脫粘。
5.滾動(dòng)軸承，所述滾動(dòng)軸承包括內(nèi)圈、外圈以及多個(gè)滾動(dòng)體，所述滾動(dòng)體容納在根據(jù)權(quán) 利要求1至4之一所述的方法以無(wú)切削的方式生產(chǎn)的石墨滾動(dòng)體護(hù)圈(13)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的滾動(dòng)軸承，其特征在于，所述內(nèi)圈(12)和所述外圈(11)以及 所述滾動(dòng)體(14)由耐腐蝕的鋼、耐高溫的鋼、表面硬化的鋼或傳統(tǒng)的鋼制成。
全文摘要
生產(chǎn)滾動(dòng)軸承的容納多個(gè)滾動(dòng)體的石墨護(hù)圈的方法，其特征在于，以注塑法由包含碳中間相粉末的物料注塑成護(hù)圈注塑體，然后為了將中間相的碳轉(zhuǎn)變成純石墨而對(duì)所述護(hù)圈注塑體進(jìn)行熱處理。
文檔編號(hào)C04B35/52GK101827798SQ200880024951
公開日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2008年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月24日
發(fā)明者于爾根·吉爾, 克努特·奧夫阿爾特, 克里斯蒂安·洛特邁爾, 安德烈亞斯·弗雷克, 比吉特·德爾福布, 邁克爾·格魯爾 申請(qǐng)人:謝夫勒兩合公司