[发明专利]滚动轴承部件和用于制造这种滚动轴承部件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种滚动轴承部件。

背景技术

众所周知，滚动轴承至少由两个部件组成，亦即，一个内圈和一个外圈，在内圈和外圈之间运行可以是球体、滚柱或类似的滚动体。通常，这样的旋转对称的滚动轴承部件是以切削方式制造的，并且接下来为了改善滚动体的疲劳强度进行表面硬化处理或碳氮共渗处理。例如，由于应力，在进行表面硬化处理时，有必要达到2mm以上的高的渗碳深度，根据所选择的原材料，所述渗碳深度要求至少15—20小时的热处理时间。对边界层性质的进一步改变只能通过选择另一种通常是更高合金化的基本原材料才能实现。但是，过渡到高性能的基本原材料必然造成更高的成本。

发明内容

为此，本发明基于这个问题提出一种可以以简单和节约成本的方式制造的滚动轴承部件。

为了解决这个问题，设置有滚动轴承部件，其由金属的支承体组成，支承体带有在其上以喷射方法包覆的、构成滚动轴承工作面的、被喷射压实的金属层。

根据本发明的滚动轴承部件，与普通的滚动轴承部件不同，不再是由一种均匀的材料加工出，而是由原材料结合体或复合原材料以切削方式加工出，在这种情况下，通过用金属喷射方法至少制成了形成滚动轴承工作面的边界层。在这种喷射压实方法的情况下，在一个气体雾化器中钢熔融液在保护气体流中被雾化成球状的小滴。金属滴通过该气体迅速冷却到一定液相和固相之间的温度上，通常甚至是低于固相温度。这种被冷却的金属滴以高速度运动。它们具有一种粘稠的粘度。如果金属滴现以高速度冲击到表面上，在本发明的情况下是冲击到支承体上，由于其本身的动能，因而液滴被压实。这样就构成了一种高密度的材料结合体。通过这种压实喷射法，可以制造出没有偏析、气孔极少、具有均匀的结构以及高的密度的金属层。根据本发明的滚动轴承利用了这一优点。如上所述，因为根据本发明构成滚动轴承工作面的金属层是以喷射方法形成的，其中，在喷射后，金属层还必须为了形成滚动轴承工作面而进行再加工。

采用以喷射方法进行制造具有一系列的优点。在金属覆层的成分方面及金属层的物理、化学、和机械性能调整方面具有非常大的灵活性，因此金属覆层的成分，特别是在各种确定机械、物理和化学性能的组分方面几乎是任意可变的。通过选择相应的材料，也已经实现了在滚动轴承工作面的范围内特征组合，采用常规的用于渗碳以及碳氮共渗的热处理方法不能达到该特征组合。从而可以省去长时间的表面硬化处理。因此，对滚动轴承部件始终执行的热处理仅依赖于部件的尺寸进而重量，而不再依赖于待改变的边界层的厚度。在对支承体金属与包覆金属层(也可以称为功能层)的金属进行适当协调配合的情况下，也可以在表面硬化处理过的原材料中在进行热处理时类似于不同转变方法形成内部压缩应力。通过对构成金属层的高碳化物含量的金属的选择，与传统的解决方案相比也可以明显提高耐磨性。同时滚动轴承部件的制造可以明显加快地进行，因为当形成金属层以后，仅仍必须在后续的制造步骤中(如锻造和/或环轧)对残余孔隙进行再压缩，之后是常规的热处理，而无需花费时间扩散控制性地形成滚动轴承工作层。

根据本发明第一个可选方案可以把预制的部件用作轴承支承体。在这种情况下，可以涉及任意成型的、优先接近成品形状的毛坯。

替代性地也可以考虑的是，以喷射方法将支承体制造成喷射压实的部件。这就是说，还要利用喷射方法(如在上面所阐述的)的优点来制造所述的支承体。其中，在选择支承体材料时，其它性能要求起着比在选择金属层材料方面更重要的作用。

除了滚动轴承部件自身外，本发明还涉及到一种制造这种滚动轴承部件的方法。这种方法的突出的特征在于，以喷射方法将金属层喷涂到金属的支承体上，接着对该金属层进行再加工以形成滚动轴承工作面，对此，通常是用不同的机械加工方法加工金属层。

在此，可以用一个预制的部件作为支承体。为了在支承体和金属层之间形成紧密的金属结合，该预制部件优选被加热到接近支承体金属的固相温度的温度，此后金属层才被喷涂。所产生的在内核中依然是熔融态的金属液滴立即结合到热态的支承体表面上并“合金化”。从而保证两种组分紧密金属化结合。

使用预制部件的替代方案是拟定出一种变动方案，对此，在第一步中以喷射方法制造出支承体，为此将构成该支承体的金属喷涂到部件芯架上，此后在第二步中喷涂金属层。在此，金属层也优选喷涂在仍处于热态的支承体上，以保证紧密的金属结合。