齒輪圓錐滾子軸承及軸承帶齒外圈的熱處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及齒輪和軸承制造領(lǐng)域，目的是提供一種齒輪圓錐滾子軸承及軸承帶齒外圈的熱處理方法。一種齒輪圓錐滾子軸承，包括內(nèi)圈、滾動(dòng)體組和保持架；所述的齒輪圓錐滾子軸承還包括外側(cè)圍設(shè)有一體構(gòu)成的齒輪的軸承帶齒外圈。該齒輪圓錐滾子軸承軸承和齒輪一體構(gòu)成，軸承承載能力和功率密度相對(duì)較高，使齒輪箱的體積相對(duì)較小。該材料為GCr15的軸承外圈的熱處理方法，能滿足軸承帶齒外圈在具有高的強(qiáng)度和硬度的同時(shí)需要具有好的韌性的工作要求。
【專利說明】齒輪圓錐滾子軸承及軸承帶齒外圈的熱處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及齒輪和軸承制造領(lǐng)域，尤其是一種齒輪圓錐滾子軸承及軸承帶齒外圈的熱處理方法。

【背景技術(shù)】
[0002]齒輪箱具有軸承和齒輪，很多額定功率較高的齒輪箱都使用了圓錐滾子軸承?’傳統(tǒng)的齒輪箱由于軸承和齒輪不一體構(gòu)成，當(dāng)齒輪減速比較大時(shí)，存在軸承承載能力和功率密度相對(duì)較低，使齒輪箱的體積相對(duì)較大的不足，因此，設(shè)計(jì)一種軸承和齒輪一體構(gòu)成，軸承承載能力和功率密度相對(duì)較高，使齒輪箱的體積相對(duì)較小的齒輪圓錐滾子軸承及軸承帶齒外圈的熱處理方法，成為亟待解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了克服目前傳統(tǒng)的齒輪箱由于軸承和齒輪不一體構(gòu)成，當(dāng)齒輪減速比較大時(shí)，存在軸承承載能力和功率密度相對(duì)較低，齒輪箱的體積相對(duì)較大的不足，提供一種軸承和齒輪一體構(gòu)成，軸承承載能力和功率密度相對(duì)較高，使齒輪箱的體積相對(duì)較小的齒輪圓錐滾子軸承及軸承帶齒外圈的熱處理方法。
[0004]本發(fā)明的具體技術(shù)方案是:
一種齒輪圓錐滾子軸承，包括內(nèi)圈、滾動(dòng)體組和保持架；所述的齒輪圓錐滾子軸承還包括外側(cè)圍設(shè)有一體構(gòu)成的齒輪的軸承帶齒外圈。該齒輪圓錐滾子軸承軸承和齒輪一體構(gòu)成，軸承承載能力和功率密度相對(duì)較高，使齒輪箱的體積相對(duì)較小。
[0005]作為優(yōu)選，所述的齒輪圓錐滾子軸承，所述的軸承帶齒外圈的內(nèi)孔大端與齒輪的齒根圓的徑向距離為齒輪模數(shù)的2倍至4倍。多數(shù)情況下，使用99%可靠性或LI疲勞壽命來計(jì)算齒輪的壽命，而支承齒輪的軸承則使用90%可靠性、LlO疲勞壽命來計(jì)算；通過增加滾子數(shù)量，增大滾子尺寸或是軸承的節(jié)圓直徑可以提高支承齒輪的軸承的承載能力；該軸承帶齒外圈軸承帶齒外圈的內(nèi)孔大端與齒輪的齒根圓的徑向距離為齒輪模數(shù)的2倍至4倍，為通過增大軸承的節(jié)圓直徑和滾子直徑，從而提高軸承的承載能力和疲勞壽命及增強(qiáng)齒輪軸承的功率密度預(yù)留了調(diào)整設(shè)計(jì)余地。
[0006]作為優(yōu)選，所述的軸承帶齒外圈的材料為GCr 15或GCrl8No。GCr 15和GCrl8No是廣泛應(yīng)用于軸承行業(yè)的具有良好性能的低合金鋼，通過熱處理后能軸承帶齒外圈在具有高的強(qiáng)度和硬度的同時(shí)具有好的韌性，獲得較好的強(qiáng)韌性配合滿足工作要求。
[0007]作為優(yōu)選，所述的內(nèi)孔處的硬度為HRC61至HRC65 ;齒輪處的硬度為HRC47至HRC52 ;能同時(shí)滿足軸承帶齒外圈的內(nèi)孔和齒輪對(duì)硬度的不同工作要求。
[0008]一種軸承帶齒外圈的熱處理方法，所述的軸承帶齒外圈的外側(cè)圍設(shè)有一體構(gòu)成的齒輪；軸承帶齒外圈的材料為GCrl5 ;軸承帶齒外圈的熱處理方法包括:步驟一，將軸承帶齒外圈在溫度70°C至90°C的酸液中進(jìn)行酸洗；步驟二，將軸承帶齒外圈在二氧化碳作為保護(hù)氣體的保護(hù)氣氛中第一次加熱到溫度850°C至870°C并保溫25分鐘至40分鐘，奧氏體化；步驟三，在160°C熱油中進(jìn)行第一次等溫淬火25分鐘至35分鐘，獲得非平衡組織作為預(yù)處理；步驟四，在二氧化碳作為保護(hù)氣體的保護(hù)氣氛中第二次加熱到溫度810°C至830°C，保溫30分鐘至50分鐘，經(jīng)相變重結(jié)晶，奧氏體晶粒被細(xì)化；步驟五，在180°C熱油中進(jìn)行第二次等溫淬火和低溫回火160分鐘至200分鐘，提高GCrl5軸承帶齒外圈的強(qiáng)韌性；步驟六，內(nèi)孔高頻加熱到溫度880°C至900°C并在高頻淬火液中淬火，步驟七，軸承帶齒外圈取出在空氣中冷卻。
[0009]GCrl5是一種廣泛應(yīng)用于軸承行業(yè)的具有良好性能的低合金鋼，傳統(tǒng)的材料為GCrl5的軸承外圈的熱處理方法，雖能獲得高硬度和好的耐磨性，但韌性較差，不能滿足軸承帶齒外圈在具有高的強(qiáng)度和硬度的同時(shí)需要具有好的韌性的工作要求；奧氏體化溫度不同，奧氏體的晶粒大小不同，奧氏體所固溶的碳鉻含量也不一樣，隨著奧氏體化溫度的提高，碳化物進(jìn)一步溶解，奧氏體的含碳量提高，且成分不均勻減小，強(qiáng)韌性提高，當(dāng)奧氏體化溫度太高，奧氏體晶粒變得較大，會(huì)導(dǎo)致等溫淬火后所形成的下貝氏體針粗大，強(qiáng)韌性下降；通過步驟二的高溫奧氏體化，使碳化物盡量溶解，奧氏體的含碳量提高，且成分不均勻減小，強(qiáng)韌性提高，又使奧氏體晶粒較?。坏葴卮慊鹪谕瑯佑捕人较?，強(qiáng)度、韌性、耐磨性、疲勞強(qiáng)度比直接淬火有大幅度提高；通過步驟三的第一次等溫淬火，獲得非平衡組織作為預(yù)處理，第一次等溫淬火所形成的馬氏體-貝氏體復(fù)相組織中所固溶的碳量較高；在步驟四的第二次加熱和保溫過程中分解出極細(xì)小碳化物，使碳化物顯著細(xì)化，然后再溶入奧氏體中，而且經(jīng)相變重結(jié)晶，奧氏體晶粒細(xì)小,被細(xì)化至11級(jí),碳化物小于0.36um ;通過步驟五的第二次等溫淬火和低溫回火，使下貝氏體相對(duì)量為28%至32%時(shí)，獲得較好的強(qiáng)韌性配合，提高GCrl5軸承帶齒外圈的強(qiáng)韌性；通過步驟六的高頻淬火提高內(nèi)孔的硬度；高頻淬火液為全合成水溶性產(chǎn)品，不含油、無毒、無污染，對(duì)水有逆溶性；其特有的冷卻性能(高溫區(qū)接近水的快速冷卻能力，低溫區(qū)接近油的慢冷性能)有效替代水淬油冷的傳統(tǒng)工藝，操作方便，可靠；具有逆溶性，其冷卻能力更接近于水，但在低溫區(qū)的冷卻速度顯著比水慢；通過步驟七軸承帶齒外圈取出在空氣中冷卻后，經(jīng)檢測，沖擊韌性ak值為45J/c Hl2至60J/cm%內(nèi)孔處的硬度為HRC61至HRC65，其余部位的硬度為HRC47至HRC52，強(qiáng)韌性較好。該材料為GCrl5的軸承外圈的熱處理方法，能滿足軸承帶齒外圈在具有高的強(qiáng)度和硬度的同時(shí)需要具有好的韌性，并能同時(shí)滿足軸承帶齒外圈的內(nèi)孔和齒輪對(duì)硬度的不同工作要求。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:該齒輪圓錐滾子軸承軸承和齒輪一體構(gòu)成，軸承承載能力和功率密度相對(duì)較高，使齒輪箱的體積相對(duì)較小。軸承帶齒外圈的內(nèi)孔大端與齒輪的齒根圓的徑向距離為齒輪模數(shù)的2倍至4倍，為通過增大軸承的節(jié)圓直徑和滾子直徑，從而提高軸承的承載能力和疲勞壽命及增強(qiáng)齒輪軸承的功率密度預(yù)留了調(diào)整設(shè)計(jì)余地。GCrl5和GCrl8No是廣泛應(yīng)用于軸承行業(yè)的具有良好性能的低合金鋼，通過熱處理后能軸承帶齒外圈在具有高的強(qiáng)度和硬度的同時(shí)具有好的韌性，獲得較好的強(qiáng)韌性配合滿足工作要求。內(nèi)孔處的硬度為HRC61至HRC65 ;齒輪處的硬度為HRC47至HRC52 ;能同時(shí)滿足軸承帶齒外圈的內(nèi)孔和齒輪對(duì)硬度的不同工作要求。
[0011]該材料為GCrl5的軸承外圈的熱處理方法，能滿足軸承帶齒外圈在具有高的強(qiáng)度和硬度的同時(shí)需要具有好的韌性，并能同時(shí)滿足軸承帶齒外圈的內(nèi)孔和齒輪對(duì)硬度的不同工作要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中:內(nèi)圈-1、滾動(dòng)體組_2、保持架_3、軸承帶齒外圈_4、齒輪-41、內(nèi)孔-42、齒根圓-43。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖所示對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述。
[0015]如附圖1所示:一種齒輪圓錐滾子軸承，包括內(nèi)圈1、滾動(dòng)體組2和保持架3，外側(cè)圍設(shè)有一體構(gòu)成的齒輪41的軸承帶齒外圈4。
[0016]所述的軸承帶齒外圈4的內(nèi)孔42大端與齒輪41的齒根圓43的徑向距離為齒輪41模數(shù)的3倍。
[0017]所述的軸承帶齒外圈4的材料為GCr 15。
[0018]所述的內(nèi)孔42處的硬度為HRC63 ;齒輪41處的硬度為HRC50。能同時(shí)滿足軸承帶齒外圈的內(nèi)孔和齒輪對(duì)硬度的不同工作要求。
[0019]一種軸承帶齒外圈4的熱處理方法，所述的軸承帶齒外圈4的外側(cè)圍設(shè)有一體構(gòu)成的齒輪41 ;軸承帶齒外圈4的材料為GCrl5 ;軸承帶齒外圈4的熱處理方法包括:步驟一，將軸承帶齒外圈4在溫度80°C的酸液中進(jìn)行酸洗；步驟二，將軸承帶齒外圈4在二氧化碳作為保護(hù)氣體的保護(hù)氣氛中第一次加熱到溫度860°C并保溫30分鐘，奧氏體化；步驟三，在160°C熱油中進(jìn)行第一次等溫淬火30分鐘，獲得非平衡組織作為預(yù)處理；步驟四，在二氧化碳作為保護(hù)氣體的保護(hù)氣氛中第二次加熱到溫度820°C，40分鐘，經(jīng)相變重結(jié)晶，奧氏體晶粒被細(xì)化；步驟五，在180°C熱油中進(jìn)行第二次等溫淬火和低溫回火180分鐘，提高GCrl5軸承帶齒外圈4的強(qiáng)韌性；步驟六，內(nèi)孔42高頻加熱到溫度880°C至900°C并在高頻淬火液中淬火，步驟七，軸承帶齒外圈4取出在空氣中冷卻。
[0020]GCrl5是一種廣泛應(yīng)用于軸承行業(yè)的具有良好性能的低合金鋼，傳統(tǒng)的材料為GCrl5的軸承外圈的熱處理方法，雖能獲得高硬度和好的耐磨性，但韌性較差，不能滿足軸承帶齒外圈在具有高的強(qiáng)度和硬度的同時(shí)需要具有好的韌性的工作要求；奧氏體化溫度不同，奧氏體的晶粒大小不同，奧氏體所固溶的碳鉻含量也不一樣，隨著奧氏體化溫度的提高，碳化物進(jìn)一步溶解，奧氏體的含碳量提高，且成分不均勻減小，強(qiáng)韌性提高，當(dāng)奧氏體化溫度太高，奧氏體晶粒變得較大，會(huì)導(dǎo)致等溫淬火后所形成的下貝氏體針粗大，強(qiáng)韌性下降；通過步驟二的高溫奧氏體化，使碳化物盡量溶解，奧氏體的含碳量提高，且成分不均勻減小，強(qiáng)韌性提高，又使奧氏體晶粒較?。坏葴卮慊鹪谕瑯佑捕人较?，強(qiáng)度、韌性、耐磨性、疲勞強(qiáng)度比直接淬火有大幅度提高；通過步驟三的第一次等溫淬火，獲得非平衡組織作為預(yù)處理，第一次等溫淬火所形成的馬氏體-貝氏體復(fù)相組織中所固溶的碳量較高；在步驟四的第二次加熱和保溫過程中分解出極細(xì)小碳化物，使碳化物顯著細(xì)化，然后再溶入奧氏體中，而且經(jīng)相變重結(jié)晶，奧氏體晶粒細(xì)小,被細(xì)化至11級(jí),碳化物小于0.36um ;通過步驟五的第二次等溫淬火和低溫回火，使下貝氏體相對(duì)量為30%時(shí)，獲得較好的強(qiáng)韌性配合，提高GCrl5軸承帶齒外圈的強(qiáng)韌性；通過步驟六的高頻淬火提高內(nèi)孔的硬度；高頻淬火液為全合成水溶性產(chǎn)品，不含油、無毒、無污染，對(duì)水有逆溶性，其特有的冷卻性能(高溫區(qū)接近水的快速冷卻能力，低溫區(qū)接近油的慢冷性能)有效替代水淬油冷的傳統(tǒng)工藝，操作方便，可靠；具有逆溶性，其冷卻能力更接近于水，但在低溫區(qū)的冷卻速度顯著比水慢；通過步驟七軸承帶齒外圈取出在空氣中冷卻后，經(jīng)檢測，沖擊韌性ak值為53J/c IIf，內(nèi)孔處的硬度為HRC63，其余部位的硬度為HRC50，強(qiáng)韌性較好。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:該齒輪圓錐滾子軸承軸承和齒輪一體構(gòu)成，軸承承載能力和功率密度相對(duì)較高，使齒輪箱的體積相對(duì)較小。軸承帶齒外圈的內(nèi)孔大端與齒輪的齒根圓的徑向距離為齒輪模數(shù)的3倍，為通過增大軸承的節(jié)圓直徑和滾子直徑，從而提高軸承的承載能力和疲勞壽命及增強(qiáng)齒輪軸承的功率密度預(yù)留了調(diào)整設(shè)計(jì)余地。GCrl5和GCrlSNo是廣泛應(yīng)用于軸承行業(yè)的具有良好性能的低合金鋼，通過熱處理后能軸承帶齒外圈在具有高的強(qiáng)度和硬度的同時(shí)具有好的韌性，獲得較好的強(qiáng)韌性配合滿足工作要求。內(nèi)孔處的硬度為HRC63 ;齒輪處的硬度為HRC50 ;能同時(shí)滿足軸承帶齒外圈的內(nèi)孔和齒輪對(duì)硬度的不同工作要求。該材料為GCrl5的軸承外圈的熱處理方法，能滿足軸承帶齒外圈在具有高的強(qiáng)度和硬度的同時(shí)需要具有好的韌性，并能同時(shí)滿足軸承帶齒外圈的內(nèi)孔和齒輪對(duì)硬度的不同工作要求。
[0022]本發(fā)明可改變?yōu)槎喾N方式對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的，這樣的改變不認(rèn)為脫離本發(fā)明的范圍。所有這樣的對(duì)所述領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的修改，將包括在本權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種齒輪圓錐滾子軸承，包括內(nèi)圈、滾動(dòng)體組和保持架；其特征是:所述的齒輪圓錐滾子軸承還包括外側(cè)圍設(shè)有一體構(gòu)成的齒輪的軸承帶齒外圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪圓錐滾子軸承，其特征是:所述的軸承帶齒外圈的內(nèi)孔大端與齒輪的齒根圓的徑向距離為齒輪模數(shù)的2倍至4倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的齒輪圓錐滾子軸承，其特征是:所述的軸承帶齒外圈的材料為 GCr 15 或 GCrl8No。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的齒輪圓錐滾子軸承，其特征是:所述的內(nèi)孔處的硬度為HRC61至HRC65 ;齒輪處的硬度為HRC47至HRC52。
5.一種軸承帶齒外圈的熱處理方法，其特征是:所述的軸承帶齒外圈的外側(cè)圍設(shè)有一體構(gòu)成的齒輪；軸承帶齒外圈的材料為GCrl5 ;軸承帶齒外圈的熱處理方法包括:步驟一，將軸承帶齒外圈在溫度70°C至90°C的酸液中進(jìn)行酸洗；步驟二，將軸承帶齒外圈在二氧化碳作為保護(hù)氣體的保護(hù)氣氛中第一次加熱到溫度850°C至870°C并保溫25分鐘至40分鐘，奧氏體化；步驟三，在160°C熱油中進(jìn)行第一次等溫淬火25分鐘至35分鐘，獲得非平衡組織作為預(yù)處理；步驟四，在二氧化碳作為保護(hù)氣體的保護(hù)氣氛中第二次加熱到溫度810°C至830°C，保溫30分鐘至50分鐘，經(jīng)相變重結(jié)晶，奧氏體晶粒被細(xì)化；步驟五，在180°C熱油中進(jìn)行第二次等溫淬火和低溫回火160分鐘至200分鐘，提高GCrl5軸承帶齒外圈的強(qiáng)韌性；步驟六，內(nèi)孔高頻加熱到溫度880°C至900°C并在高頻淬火液中淬火；步驟七，軸承帶齒外圈取出在空氣中冷卻。
【文檔編號(hào)】C21D9/40GK104372160SQ201410372915
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】劉長明, 陳玲芳, 曹偉, 汪中會(huì) 申請(qǐng)人:寧夏金環(huán)軸承制造有限公司