一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于轴承结构设计领域，特别涉及一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法。
【背景技术】
[0002]目前，航空发动机主轴轴承要求使用寿命越来越高，现国内成熟应用的GCrl5、8Cr4Mo4V等材料已经不能满足其寿命要求，因此，具有更高疲劳寿命的M50NiL(国产牌号G13Cr4Mo4Ni4V)被大范围使用。
[0003]现有加工M50NiL材料作为轴承引导面的工艺过程如下:均粗磨平面一一退磁一一粗磨引导面一一粗磨内径一一粗磨挡边一一粗磨滚道一一车槽一一车台阶一一车斜面一一钻法兰盘孔一一去孔两侧锐角一一铣法兰盘一一去法兰盘倒角一一钻挡边斜孔一一去挡边孔毛刺一一车R槽一一车篦齿一一硬车倒角一一终磨平面一一终磨挡边一一去挡边锐角一一细磨滚道一一酸洗一一除氢一一终磨引导面一一精整引导面一一抛光引导面——细磨内径——磨外径——退磁——终磨滚道——终磨内径——抛光挡边——去各部锐角精光饰探伤粗研滚道细研滚道精研滚道退磁、清洗、提交。中航工业哈尔滨轴承有限公司在采用M50NiL材料生产加工航空发动机主轴轴承的过程中，发现M50NiL材料在作为保持架引导面时容易发生套圈与保持架磨损故障。故障原因是M50NiL材料是一种表面渗碳钢，渗碳后材料表面形成较M50钢更为规则并且细小的碳化物，在轴承正常工作过程中，滑油系统中的细小杂质容易对其形成磨料磨损，M50NiL钢表面碳化物容易剥落，最终导致套圈磨损故障。
【发明内容】
[0004]本发明目的是为了解决现有M50NiL材料轴承在使用初期发生引导面磨损以及使用寿命不长的问题，而提供一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法。
[0005]本发明的一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法按以下步骤进行:
[0006]—、在终磨滚道操作前，利用多弧离子镀设备，以沉积的方式在轴承引导面上制备TiN涂层，所述的制备TiN涂层的方法为:在多弧离子镀设备中密封的炉体内填充队和Ar气，设置炉体内气压为0.4Pa?0.6Pa，炉温为280?300°C，以Ti靶为阳极，待加工M50NiL材料轴承为阴极，通电，通电电流为60A?80A，得到TiN涂层厚度为3μπι?5μπι的M50NiL材料轴承；
[0007]二、对步骤一得到的TiN涂层厚度为3 μπι?5 μπι的M50NiL材料轴承进行检测，当TiN涂层厚度为3 μ m?5 μ m的M50NiL材料轴承引导面上TiN涂层努氏硬度大于3000HK，且结合力大于50N时，该产品合格，进行后续操作，否则作为废料处理。
[0008]本发明的有益效果:
[0009]本发明的在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层技术，在轴承滚道终磨前，对内圈引导保持架的引导面进行TiN涂层，涂层后终磨内滚道，完成内圈的加工，该技术代替了常规钢制套圈引导镀银保持架的结构，在轴承套圈引导面上增加一层TiN抗磨涂层，TiN涂层具有较高的硬度、较低的摩擦副，在工作中可以极大程度上保护M50NiL钢制套圈引导面，避免M50NiL材料轴承保持架与引导面磨损，从而提高轴承的使用寿命和可靠性。
【附图说明】
[0010]图1为本发明轴承剖面示意图；其中1为外圈，2为内圈，3为TiN涂层，4为滚动体，5为保持架；
[0011]图2为图1的局部放大图；其中3为TiN涂层。
【具体实施方式】
[0012]【具体实施方式】一:本实施方式的一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法按以下步骤进行:
[0013]—、在终磨滚道操作前，利用多弧离子镀设备，以沉积的方式在轴承引导面上制备TiN涂层，所述的制备TiN涂层的方法为:在多弧离子镀设备中密封的炉体内填充队和Ar气，设置炉体内气压为0.4Pa?0.6Pa，炉温为280?300°C，以Ti靶为阳极，待加工M50NiL材料轴承为阴极，通电，通电电流为60A?80A，得到TiN涂层厚度为3μπι?5μπι的M50NiL材料轴承；
[0014]二、对步骤一得到的TiN涂层厚度为3 μπι?5 μπι的M50NiL材料轴承进行检测，当TiN涂层厚度为3 μ m?5 μ m的M50NiL材料轴承引导面上TiN涂层努氏硬度大于3000HK，且结合力大于50N时，该产品合格，进行后续操作，否则作为废料处理。
[0015]本实施方式的在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层技术，在轴承滚道终磨前，对内圈引导保持架的引导面进行TiN涂层，涂层后终磨内滚道，完成内圈的加工，该技术代替了常规钢制套圈引导镀银保持架的结构，在轴承套圈引导面上增加一层TiN抗磨涂层，TiN涂层具有较高的硬度、较低的摩擦副，在工作中可以极大程度上保护M50NiL钢制套圈引导面，避免M50NiL材料轴承保持架与引导面磨损，从而提高轴承的使用寿命和可靠性。
[0016]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:步骤一中炉体内气压为0.5Pa。其他步骤及参数与【具体实施方式】一相同。
[0017]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是:步骤一中炉温为285?295 °C。其他步骤及参数与【具体实施方式】一或二相同。
[0018]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是:步骤一中炉温为290°C。其他步骤及参数与【具体实施方式】一至三之一相同。
[0019]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是:步骤一中通电电流为65A?75A。其他步骤及参数与【具体实施方式】一至四之一相同。
[0020]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同的是:步骤一中通电电流为70A。其他步骤及参数与【具体实施方式】一至五之一相同。
[0021]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六之一不同的是:步骤一中TiN涂层厚度为3.5 μπι?4.5 μπι。其他步骤及参数与【具体实施方式】一至六之一相同。
[0022]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至七之一不同的是:步骤一中TiN涂层厚度为4 μπι。其他步骤及参数与【具体实施方式】一至七之一相同。
[0023]用以下试验验证本发明的有益效果:
[0024]试验一:本试验的一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法按以下步骤进行:
[0025]—、在终磨滚道操作前，利用多弧离子镀设备，以沉积的方式在轴承引导面上制备TiN涂层，所述的制备TiN涂层的方法为:在多弧离子镀设备中密封的炉体内填充队和Ar气，设置炉体内气压为0.5Pa，炉温为290°C，以Ti靶为阳极，待加工M50NiL材料轴承为阴极，通电，通电电流为70A，得到TiN涂层厚度为3 μ m的M50NiL材料轴承；
[0026]二、对步骤一得到的TiN涂层厚度为3 μ m的M50NiL材料轴承进行检测，TiN涂层厚度为3 μ m的M50NiL材料轴承引导面上TiN涂层努氏硬度大于3000HK，且结合力大于50N时，该产品合格。
[0027]试验二:本试验的一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法按以下步骤进行:
[0028]—、在终磨滚道操作前，利用多弧离子镀设备，以沉积的方式在轴承引导面上制备TiN涂层，所述的制备TiN涂层的方法为:在多弧离子镀设备中密封的炉体内填充队和Ar气，设置炉体内气压为0.5Pa，炉温为290°C，以Ti靶为阳极，待加工M50NiL材料轴承为阴极，通电，通电电流为70A，得到TiN涂层厚度为4 μ m的M50NiL材料轴承；
[0029]二、对步骤一得到的TiN涂层厚度为4 μ m的M50NiL材料轴承进行检测，TiN涂层厚度为4 μ m的M50NiL材料轴承引导面上TiN涂层努氏硬度大于3000HK，且结合力大于50N时，该产品合格。
[0030]试验三:本试验的一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法按以下步骤进行:
[0031]—、在终磨滚道操作前，利用多弧离子镀设备，以沉积的方式在轴承引导面上制备TiN涂层，所述的制备TiN涂层的方法为:在多弧离子镀设备中密封的炉体内填充队和Ar气，设置炉体内气压为0.5Pa，炉温为290°C，以Ti靶为阳极，待加工M50NiL材料轴承为阴极，通电，通电电流为70A，得到TiN涂层厚度为5 μ m的M50NiL材料轴承；
[0032]二、对步骤一得到的TiN涂层厚度为5 μ m的M50NiL材料轴承进行检测，TiN涂层厚度为5 μ m的M50NiL材料轴承引导面上TiN涂层努氏硬度大于3000HK，且结合力大于50N时，该产品合格。
[0033](一 )对试验一至三制备的TiN涂层厚度为5 μ m的M50NiL材料轴承在双转子试验器进行试验50h性能试验和3次30s断油试验，试验后轴承状态良好。
【主权项】
1.一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行: 一、在终磨滚道操作前，利用多弧离子镀设备，以沉积的方式在轴承引导面上制备TiN涂层，所述的制备TiN涂层的方法为:在多弧离子镀设备中密封的炉体内填充队和Ar气，设置炉体内气压为0.4Pa?0.6Pa，炉温为280?300°C，以Ti靶为阳极，待加工M50NiL材料轴承为阴极，通电，通电电流为60A?80A，得到TiN涂层厚度为3μπι?5μπι的M50NiL材料轴承； 二、对步骤一得到的TiN涂层厚度为3μπι?5 μπι的M50NiL材料轴承进行检测，当TiN涂层厚度为3 μ m?5 μ m的M50NiL材料轴承引导面上TiN涂层努氏硬度大于3000HK，且结合力大于50N时，该产品合格，进行后续操作，否则作为废料处理。2.根据权利要求1所述的一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法，其特征在于步骤一中炉体内气压为0.5Pa。3.根据权利要求1所述的一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法，其特征在于步骤一中炉温为285?295°C。4.根据权利要求1所述的一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法，其特征在于步骤一中炉温为290°C。5.根据权利要求1所述的一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法，其特征在于步骤一中通电电流为65A?75A。6.根据权利要求1所述的一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法，其特征在于步骤一中通电电流为70A。7.根据权利要求1所述的一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法，其特征在于步骤一中TiN涂层厚度为3.5 μπι?4.5 μπι。8.根据权利要求1所述的一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法，其特征在于步骤一中TiN涂层厚度为4 μπι。
【专利摘要】一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法。本发明属于轴承结构设计领域，特别涉及一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法。本发明目的是为了解决现有M50NiL材料轴承在使用初期发生引导面磨损以及使用寿命不长的问题。方法：一、在终磨滚道操作前，多弧离子镀设备，用沉积的方式在轴承引导面上制备TiN涂层，密封的炉体内填充N2和Ar气，设置炉体内气压为0.4Pa～0.6Pa，炉温为280～300℃，以Ti靶为阳极，待加工M50NiL材料轴承为阴极，通电，通电电流为60A～80A，得到TiN涂层厚度为3μm～5μm的M50NiL材料轴承。
【IPC分类】F16C33/62, F16C33/64, F16C33/56
【公开号】CN105422637
【申请号】CN201610027781
【发明人】刘森, 马芳, 冯小川, 闫国斌, 寇思源, 马新欣, 李振东, 杜翔, 刘明阳
【申请人】中航工业哈尔滨轴承有限公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2016年1月15日