专利名称：滚动轴承部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无切屑地制造的薄壁滚动轴承部件，如由冷轧带材制造的滚动轴承套圈、针式轴套或者滚针套。
与此有关，专业技术人员已知，所谓HK轴承(圆外壳轴承Huellkreislager)，如滚针轴承或者滚针套，与整体滚动轴承相比，所表现出的滚动轴承技术上的特别之处在于径向的结构形式。这种HK轴承通过压入一个圆孔而形成其圆度和形状，因此轴套材料承受持久的压应力。这个通过压紧产生的压应力和轴承在运行时出现的载荷应力叠加，使得所采用的材料必须满足高的要求。特别是它应该可很好地成型并具有适合热处理的性能，以达到所要求的机械参数。
在DE 10 34 932中描述了一种制造滚针轴承的方法，其中首先制造带固定轮缘的工作轴套，在通过卷弯第二个轮缘而形成永恒的结构单元之前，在这个敞开的轴套中装入带滚动体的保持架。然后，对轴套和保持架进行整体淬火。根据这个现有技术，用可深冲性的冷轧带材无切屑地制造滚针轴承的薄壁的轴承外圈或者轴承内圈，其中冷轧带材是例如标号为CK15、St4、C22、15Cr3或者16MnCr5的表面硬化钢。这种制造过程的前提是，冷轧带材要有均匀的、各向同性的成型性能。一定厚度的带材部件经一级或者先后多级拉伸，采用高精度精整，并成型为相同的壁厚。为了达到耐磨性和所要求的承载性能，对这些已成型的部件进行表面硬化处理。在温度为830℃和930℃之间的所谓表面硬化炉中，通过不带或者带氮添加物(氰化)的渗碳进行所述的表面硬化处理。根据所要求的硬化深度，这就意味着需要长达两小时和更长时间的热处理。
滚针轴承的制造方法也是已知的，即，已成型的轴套在所谓卷边轮缘硬化后再次进行感应退火，使在卷边轮缘接着又回位之前将保持架推移进去。但是这种感应退火过程很费事，因此是昂贵的，并且影响整体尺寸和形状的精度，以及使卷边范围内产生裂缝。
按照本发明，这个目的根据权利要求1的特征部分得以实现，即，冷轧带材是具有下列机械参数的优质钢-抗拉强度≤480N/mm2-断裂延伸率≥24％-屈服点≤380N/mm2-各向异性值R为0.85至1.05，ΔRmax＝0.3mm并且冷加工成型的滚动轴承部件在调质处理后具有一个≥700HV的表面硬度和一个≤650HV的心部硬度。
由冷轧带材制成的滚动轴承部件，例如轴套或者套筒，带或者不带成套的填入物，借助在一连续式淬火炉中短时加热，用几分钟、最长至30分钟时间在渗碳保护气氛中进行奥氏体化，其中通过渗碳保护气氛来补偿冷轧带材的微小脱碳。借助有针对性的渗碳气氛增加碳或者氮的供给，使端部件的表面硬度最小达到700HV，并有一定体积成分的残余奥氏和马氏体。这个经调质处理的部件的新的特性在于，材料深层由于其合金成分-与壁厚和淬火条件有关-而获得一个具有足够可塑性的有承载能力的调质强度。
在从属权利要求2至8中说明了本发明具有优点的实施形式。
又由权利要求2的一个特征，规定，优质钢具有下列化学成分- 0.30～0.55 ％ C-max. 0.15％ Si- 0.3～1.0％ Mn-max. 0.15％ Mo-max. 0.50％ Cr-max. 0.015 ％ P-max. 0.005 ％ S-max. 0.20％ Cu-max. 0.20％ Ni-max. 0.005 ％ Sn-max. 0.002 ％ Sb- 0.60～1.25 ％ Cu、Ni、Mn、Cr之和- 0.002～0.080％ Al、Ti、Nb之和- 0.004～0.010％ N2根据权利要求3的本发明的另一个特征是，表面硬度应为860～880HV，心部硬度应为550～650HV。
由权利要求4，规定，冷轧带材按其厚度具有下列化学成分0.6～1.1mm 0.30～0.40％C，max.0.10％Si，0.4～0.6％Mn，max.0.05％Mo，0.20～0.30％Cr，0.015％P，0.005％S，1.1～1.8mm 0.30～0.50％C，max.0.10％Si，0.6～0.8％Mn，max.0.05％Mo，0.20～0.30％Cr，0.015％P，0.005％S，1.8～3.5mm 0.40～0.55％，0.10％Si，0.8～1.0％Mn，
0.15％Mo，0.30～0.40％Cr，0.015％P，0.005％S。
如专业技术人员已知的那样，因为淬硬性与冷轧带材的化学成分和壁厚有关，通过对合金元素含量的分级，实现所有厚度的冷轧带材总能达到所期望的550～650HV的心部硬度。
从权利要求5和6中得知，保持架是由标号为St3、Ck15或者C22的渗碳钢做成的，滚动体是由标号为100Cr6的淬透钢制成的。如果整个轴承单元经过热处理，则使保持架的耐磨性提高，也对承受的交变应力有所改善。滚动体，例如由100Cr6做成的滚针或者滚珠，通过所述的热处理方法同样再次得到足够的硬化，这样一来就没有缺陷了。总体上通过材料和热处理方法的组合创造出一种不易变形的轴承，这种轴承因其生产制造的经济性而格外出色。
为了得到所期望的滚动轴承部件的机械性能，按照权利要求7，规定，在840～870℃的渗碳或渗碳/渗氮的保护气氛中用最长30分钟的时间进行奥氏体化。
从权利要求8得知，在180～280℃的温度范围内进行退火，这样就出现马氏体和奥氏体的结构混合体，并且能实现按照奥氏体与马氏体的体积成分之比来对部件的尺寸和形状变化进行调节，因为当退火温度较高时奥氏体转变为马氏体，并具有不同的原子晶格比密度。
下面通过实施例更详细地说明本发明。
滚针套1是由厚1.2mm的、具有下面化学成分的优质钢冷轧带材经过多个加工步骤而成型的0.40％C、0.10％Si、0.5％Mn、0.10％Mo、0.3％Cr、0.01％P、0.005％S、0.1％Cu、0.1％Ni、0.005％Sn、0.002％Sb，其中Cu、Ni、Mn和Cr的成分之和为1.02％。此外还可有成分总和为0.06％的细粒稳定的元素，如铝、钛和铌。保持架6由标号为St3的渗碳钢制成，而滚针7由标号为100Cr6的淬透钢制成。在把保持架6连同滚针7一起放进滚针套1之后，卷弯起轮缘3，这样就形成一个永恒的结构单元。
现在对已装备好轴承滚针7和保持架6的滚针套1进行热处理，其中整体部件在850℃的硬化温度中停留25分钟，并紧接着进行淬火。在经淬火硬化之后，接着进行退火过程，以改善滚针套1的韧性。其中，结构单元的温度升到约200℃，并保持一段时间。对滚针套的测定表明，表面硬度为810HV、心部硬度为600HV。
附图
标记1滚针套2径向截面3轮缘4底板5隆起6保持架7滚针
权利要求
1.一种无切屑地制造的薄壁滚动轴承部件，如由冷轧带材制造的滚动轴承套圈、针式轴套或者滚针套(1)，其特征在于，所述的冷轧带材是具有下列机械参数的优质钢-抗拉强度≤480N/mm2-断裂延伸率≥24％-屈服点≤380N/mm2-各向异性值R为0.85至1.05，ΔRmax＝0.3mm并且所述的冷加工成型的滚动轴承部件在调质处理后具有一个≥700HV的表面硬度和一个≤650HV的心部硬度。
2.如权利要求1所述的滚动轴承部件，其特征在于，所述优质钢具有下列化学成分- 0.30～0.55 ％ C-max. 0.15％ Si- 0.3～1.0％ Mn-max. 0.15％ Mo-max. 0.50％ Cr-max. 0.015 ％ P-max. 0.005 ％ S-max. 0.20％ Cu-max. 0.20％ Ni-max. 0.005 ％ Sn-max. 0.002 ％ Sb- 0.60～1.25 ％ Cu、Ni、Mn、Cr之和- 0.002～0.080％ Al、Ti、Nb之和- 0.004～0.010％ N2
3.如权利要求1所述的滚动轴承部件，其特征在于，表面硬度为860～880HV、心部硬度为550～650HV。
4.如权利要求1所述的滚动轴承部件，其特征在于，所述冷轧带材按其厚度具有下列化学成分0.6～1.1mm 0.30～0.40％C，max.0.10％Si，0.4～0.6％Mn，max.0.05％Mo，0.20～0.30％Cr，0.015％P，0.005％S，1.1～1.8mm 0.30～0.50％C，max.0.10％Si，0.6～0.8％Mn，max.0.05％Mo，0.20～0.30％Cr，0.015％P，0.005％S，1.8～3.5mm 0.40～0.55％，0.10％Si，0.8～1.0％Mn，0.15％Mo，0.30～0.40％Cr，0.015％P，0.005％S。
5.如权利要求1所述的滚动轴承部件，其特征在于，由标号为St3、Ck15和C22的渗碳钢制成一保持架(6)。
6.如权利要求1所述的滚动轴承部件，其特征在于，由标号为100Cr6的淬透钢制成滚动体(7)。
7.用于如权利要求1至6所述的滚动轴承部件(1、6、7)的热化学处理的方法，其特征在于在840～870℃的渗碳或者渗碳/渗氮的保护气氛中用最长30分钟时间进行奥氏体化。
8.用于如权利要求1至7所述的滚动轴承部件(1、6、7)的热化学处理的方法，其特征在于在180～280℃的温度范围内进行退火。
全文摘要
本发明涉及一种滚动轴承部件，这种无切屑地制造的、薄壁滚针轴承的针式轴套或者滚针套是采用一冷轧带材无切屑地制造的，所述冷轧带材为一优质钢，该优质钢具有权利要求1中所举出的化学成分和那里所提及的机械参数。调质处理后，表面硬度为860～880HV、心部硬度为550～650HV。
文档编号C21D1/06GK1426490SQ01808444
公开日2003年6月25日 申请日期2001年3月9日 优先权日2000年4月22日
发明者卡尔－路德维希·格雷尔, 京特·格鲁贝, 利奥·明特尼希 申请人:Ina-谢夫勒两合公司