軸承零件及其形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及軸承零件，例如外環(huán)、內(nèi)環(huán)或滾子軸承的滾子的一部分。
[0002]根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及采用根據(jù)本發(fā)明第一方面的零件形成軸承部件的方法。
[0003]根據(jù)第三方面，本發(fā)明涉及采用根據(jù)本發(fā)明第一方面的軸承零件形成的軸承部件。
【背景技術(shù)】
[0004]滾動(dòng)軸承是已知的，并且包括滾子軸承、球軸承及其組合。近年來(lái)，可以看到客戶(hù)需要和要求差別化的增加。這導(dǎo)致滾動(dòng)軸承客戶(hù)化的增加，這進(jìn)而導(dǎo)致制造更多的變形體和每個(gè)變形體的更小批次。這樣的發(fā)展尤其對(duì)于大型滾動(dòng)軸承多見(jiàn)，例如大型球形滾子軸承、錐形滾子軸承、圓柱滾子軸承等。再者，大型滾子軸承通常制作成小系列，因?yàn)檫@些軸承通常根據(jù)客戶(hù)的訂單制造，而不是制造和庫(kù)存。不同的客戶(hù)要求涉及例如不同的材料要求、不同的材料硬度、磨損性能、延展性、耐熱性等要求。另外，較高的客戶(hù)要求通常涉及客戶(hù)化的需求，以及涉及優(yōu)化軸承部件之間的滾動(dòng)接觸表面。因此，要求發(fā)現(xiàn)成本有效的解決方案，以對(duì)客戶(hù)不同的要求提供不同的客戶(hù)化解決方案的能力，并且能滿(mǎn)足改進(jìn)滾動(dòng)接觸表面的日益增加的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目標(biāo)是對(duì)上面不同需要提供解決方案。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，該目標(biāo)通過(guò)提供軸承零件來(lái)實(shí)現(xiàn)，該軸承零件用在擴(kuò)散焊接工藝中。擴(kuò)散焊接工藝中所用的軸承零件包括具有第一圓周表面的核心部分和具有第二圓周表面的至少一個(gè)環(huán)形部分。核心部分和環(huán)形部分通過(guò)它們的第一圓周表面和第二圓周表面以圓周的方式彼此連接且沿著彼此。至少一個(gè)環(huán)形部分在橫截面上基本上為U狀，其包括兩個(gè)相對(duì)側(cè)，該兩個(gè)相對(duì)側(cè)由底側(cè)連接在一起以形成一個(gè)空間，其中該至少一個(gè)環(huán)形部分設(shè)置為在由U狀形成的空間中容納第一材料。通過(guò)提供具有基本上U狀環(huán)形部分的軸承零件，形成方法變得更加容易，這是由于要接合到核心部分的第一材料便于收集和設(shè)置為抵靠要接合的表面。當(dāng)不希望將第一材料接合到全部圓周表面，而僅到其部分時(shí)，例如當(dāng)接合幾個(gè)裝飾物，例如凸緣等時(shí)，可能存在幾個(gè)U狀環(huán)形部分連接到圓周表面。通過(guò)提供該軸承零件，形成軸承部件的全部工藝被簡(jiǎn)化，這是因?yàn)閁狀環(huán)形部分已經(jīng)連接到核心部分準(zhǔn)備填充第一材料，并且容易處理。在該工藝中容易保證有關(guān)公差的質(zhì)量。軸承零件，在它表現(xiàn)為最終軸承時(shí)通常不是關(guān)鍵部件，可能外包給供應(yīng)者。隨后，軸承零件可由制作最終軸承部件的公司根據(jù)來(lái)自客戶(hù)的具體產(chǎn)品規(guī)范來(lái)使用，例如通過(guò)在U狀的空間中附加所需的第一材料且執(zhí)行端點(diǎn)形狀的最終加工/形成。此外，通過(guò)將U狀環(huán)形部分連接到要提供第一材料的一側(cè)，與例如降低軸承部件在一個(gè)囊中以聚集第一材料在要接合的部件周?chē)啾?，能使用更少的昂貴高品質(zhì)的材料。
[0007]環(huán)形部分在橫截面上基本上為U狀?；旧蟄狀還意味著為其增加了跟隨最終軸承部件的端部形狀的附加特征。對(duì)于球形表面，例如在球形滾子軸承(SRB)或環(huán)形軸承中，例如U狀可沿著球形形狀彎曲。對(duì)于深槽球軸承(DGBB)，U狀中的側(cè)面之一可具有凹槽形狀特征以形成滾道凹槽。對(duì)于錐形滾子軸承，U狀可實(shí)際上更類(lèi)似于V狀。再者，U狀部分可在形狀上具有附加特征以對(duì)端部部件形成附加部分，例如凸緣等。
[0008]軸向方向是指軸承設(shè)置為與其連接的假想軸的直線方向。徑向方向是指垂直于假想軸中心的方向。因此，環(huán)形部分的橫截面圖是指在軸的軸向方向上形成且進(jìn)出徑向方向的表面，因此該橫截面圖沿著其軸向長(zhǎng)度穿過(guò)軸的中心。
[0009]在軸承零件的一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)形部分連接到核心部分的第二圓周表面是U狀的相對(duì)側(cè)之一。連接工藝可通過(guò)焊接執(zhí)行，采用熱部件、采用幾何配合和熱差以接合部件，還可通過(guò)膠合、機(jī)械固定或本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的任何其它方法。表面可能需要清洗和機(jī)械或化學(xué)活化以改善材料之間的鍵合。另外的方法可為通過(guò)滾乳工藝使該材料塑性變形。該工藝可與局部表面加熱工藝同時(shí)進(jìn)行。U狀可解釋為具有連接兩個(gè)相對(duì)側(cè)的底側(cè)，兩個(gè)相對(duì)側(cè)與底側(cè)垂直地平行伸展。例如，當(dāng)接合的第一材料包括最終軸承部件的環(huán)的徑向滾道時(shí)，軸承零件具有U狀圓形部分，其連接為使環(huán)水平向下設(shè)置且U狀圓形部分的開(kāi)口向上定向，從而接合的材料可填充在由U狀圓形部分形成的空間中，并且通過(guò)重力保持在那里。如果是內(nèi)環(huán)，U狀圓形部分將其徑向內(nèi)部相對(duì)側(cè)接合到環(huán)的徑向外部圓周表面。如果是要形成的滾子的外表面，則可應(yīng)用相同的原理。如果是外環(huán)，則U狀圓形部分將其徑向外部相對(duì)側(cè)接合到環(huán)的徑向內(nèi)部圓周表面。
[0010]在軸承零件的一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)形部分連接到核心部分的第二圓周表面是U狀的底側(cè)。例如，這在接合軸向推力軸承的表面時(shí)是有益的，從而材料可放在該表面上且通過(guò)重力保持在那里。
[0011]在軸承零件的一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)形部分是低碳鋼。在進(jìn)一步實(shí)施例中，低碳鋼的碳含量小于0.3重量％ (wt% )，但是它可能容易低至0.05wt%和高至0.6wt%。在另一個(gè)實(shí)施例中，低碳鋼是鐵素體鋼。通過(guò)使材料具有非常低的碳含量，該材料從第一材料和第二材料吸引碳，慢慢地甚至在第一材料和第二材料之間沒(méi)有碳含量上的差別，這是因?yàn)榈谝徊牧虾偷诙牧隙叩奶己扛哂诘偷蔫F素體鋼。這樣，該工藝控制為不產(chǎn)生脆的滲碳體或其它不希望的復(fù)合碳化物，并且過(guò)渡區(qū)域的強(qiáng)度進(jìn)一步得到保證。在該方法的另一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)形部分是金屬板。這樣，它可容易地形成為包封且鄰接核心部分。在該方法的再一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)形部分的厚度為0.5-10_。該厚度選擇為與工藝溫度和時(shí)間相關(guān)，這樣，要經(jīng)受最高應(yīng)力的材料既不被碳富集也不顯著地碳消耗。核心材料允許在碳上的略微消耗，而環(huán)形部分材料富集碳，允許它在隨后的硬化操作中至少部分地具有馬氏體結(jié)構(gòu)。在另一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)形部分還包含氮。這是為了防止氮從要填充至U狀環(huán)形部分的材料擴(kuò)散，該U狀環(huán)形部分構(gòu)成高負(fù)荷和耐久部分，這是因?yàn)閬?lái)自該材料的氮擴(kuò)散可能負(fù)面影響其材料特性。在進(jìn)一步實(shí)施例中，幾個(gè)環(huán)形部分設(shè)置在核心部分上，以便允許碳以控制和優(yōu)化的方式擴(kuò)營(yíng)夂。
[0012]在軸承零件的一個(gè)實(shí)施例中，核心部分是鑄鐵。在進(jìn)一步實(shí)施例中，核心部分是碳含量至少2%的鑄鐵。鑄鐵典型地包含2.1 - 4wt%之間的碳。在該方法的再一個(gè)實(shí)施例中，核心部分是鑄鋼。在進(jìn)一步實(shí)施例中，核心部分是碳含量為0.5wt%或更少的鑄鋼，但是它可能高達(dá)2wt%。這些材料通常比高潔凈鋼便宜，因此優(yōu)選地部件的主要部分可由鑄鐵或鑄鋼制造，其后，更加昂貴的高潔凈鋼可施加在最需要它的關(guān)鍵區(qū)域。在另一個(gè)實(shí)施例中，該鑄鐵/鋼的核心部分通過(guò)鑄造形成。這比傳統(tǒng)的形成方法便宜，但是，它當(dāng)然可通過(guò)滾乳或鍛造或任何其它冷熱加工方法制造。該零件可為軸承部件的主要部分，例如在軸承的情況下，它可為滾子的中心部分，或者不構(gòu)成持久重負(fù)荷部分(例如滾道或凸緣)的環(huán)部分。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，該目標(biāo)通過(guò)擴(kuò)散焊接提供形成軸承部件的方法而實(shí)現(xiàn)。該方法包括第一步驟，提供如根據(jù)本發(fā)明第一方面描述的軸承零件，其中第一材料設(shè)置在由U狀環(huán)形部分形成的空間中。然后，密封由U狀環(huán)形部分形成的空間以產(chǎn)生密閉空間，其后，執(zhí)行擴(kuò)散焊接工藝。通過(guò)提供具有該基本上U狀環(huán)形部分的軸承零件，該形成方法變得更加容易，這是因?yàn)榻雍系胶诵牟糠值牟牧媳阌谑占以O(shè)置為抵靠要接合的表面。U狀環(huán)形部分還用作核心部分和要接合的第一材料之間的中間材料。在形成高質(zhì)量部件，需要在長(zhǎng)時(shí)間周期上耐受高負(fù)荷時(shí)，例如軸承或施壓工具等，通過(guò)擴(kuò)散焊接或高溫等靜壓接合兩個(gè)材料的已知方法在材料彼此接合的過(guò)渡區(qū)域中容易產(chǎn)生弱區(qū)。材料之間可能有碳勢(shì)，即兩個(gè)接合材料之一可能在接合工藝中獲得碳，而另一個(gè)材料可能損失碳。碳勢(shì)解釋為在規(guī)定條件下包含活性碳的環(huán)境改變或保持鋼的碳水平的能力。在任何特定的環(huán)境下，所獲