专利名称：大块非晶合金滚动轴承及其制造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种滚动接触轴承，特别是涉及一种采用大块非晶合金制造的各种滚动轴承。
背景技术：
目前，工业生产和日常生活中大量使用的轴承其制备材料多采用轴承钢。采用这种材料制造的轴承在经过一段时间使用之后，在滚动体表面容易发生点蚀现象，随之表面硬度层出现剥落，并且随使用时间的增长硬度层的剥落现象越来越严重，直至滚动体完全失效并导致整个轴承失效。
发明内容
为了克服普通轴承钢制造的轴承使用中易出现点蚀失效的不足，本发明采用大块非晶合金这一新型材料制造滚动接触轴承，这种轴承克服了滚动体点蚀、剥落等失效现象，从而提高了轴承的使用寿命。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是滚动体、轴承外环和轴承内环的制造材料为Zr基大块非晶合金；滚动体的制造工艺是首先用电弧炉熔炼大块非晶合金铸锭，然后在真空吸铸装置上制备铸棒。将所获得的Zr基大块非晶合金铸棒，先经车床车削成圆棒，再切割成短圆柱，经过粗磨、精磨得到圆柱体，平面磨粗磨圆柱体端面，平面磨精磨圆柱体端面；轴承外环、内环的制造工艺是用电弧炉熔炼Zr基大块非晶合金铸锭，然后在真空吸铸装置上制备环状体。将所获得的Zr基大块非晶合金内、外环，粗磨内、外环两端面，粗磨内、外环外表面，粗磨内、外环内口，粗磨外环内口滚道，精磨内、外环两端面，精磨内、外环外表面，精磨内、外环内口，精磨外环内口滚道；最后进行装配、检验。
本发明的有益效果本发明的有益效果是可最大程度地减少轴承滚动体表面、内环和外环的点蚀、剥落失效现象，延长了轴承的使用寿命。选用Zr基大块非晶合金制造的轴承，是因其自身具有较高的硬度，洛氏硬度为RHC≥60，而且材料表面和内部的硬度值是一致的；并且其抗压强度为1800MPa，断裂韧性为60GPa·m1/2，这表明非晶合金非常适合制作轴承的滚动体、内环和外环。这种轴承减少了轴承滚动体表面与轴承内环、外环之间的点蚀、剥落等失效，延长了轴承的使用寿命。在大载荷高速转动试验中也证明了上述结论，滚动体柱面只发生均匀的表面磨损，不产生点蚀剥落，此时，滚动体的失效仅表现为直径产生微弱的减小，但对轴承的内环和外环不会产生破坏性磨损。
图1为大块非晶合金滚动轴承的结构图；图2为GCr15轴承钢滚动体转动3168分钟时轴承滚动体的失效情况；图3为Zr41Ti14Cu12Ni10Be22.5大块非晶合金制造的滚动体转动3168分钟时轴承滚动体的失效情况；图4为扫描电镜下观察到的GCr15轴承钢制作的滚动体的磨损形貌；图5为Zr41Ti14Cu12Ni10Be22.5大块非晶合金制造的轴承滚动体的磨损形貌。
在图1中，1.外环，2.内环，3.保持架，4.滚动体。
具体实施例方式
附图1是本发明公开的一个实施例，滚动体4、轴承内环2和轴承外环1的制造材料为Zr41Ti14Cu12Ni10Be22.5大块非晶合金。滚动体4的制造工艺是首先用电弧炉熔炼大块非晶合金铸锭，然后在真空吸铸装置上制备10×100～150mm的铸棒。然后，经车床车削成8的圆棒，再切割成8×8mm的短圆柱，然后经磨削制成轴承滚动体，粗磨成7.5+0.5×8mm的圆柱，再经过精磨得到7.5+0.05×7.5+0.05mm的圆柱体，平面磨端面粗磨，平面磨端面精磨。
内环2的制造工艺是用电弧炉熔炼Zr41Ti14Cu12Ni10Be22.5大块非晶合金铸锭，然后在真空吸铸装置上制备环状体内环毛坯。依次的工序是粗磨内环两端面，粗磨38.5内环外表面，粗磨30内环内口，精磨内环两端面，精磨38.5内环外表面，精磨30内环内表面。
外环1的制造工艺是用电弧炉熔炼Zr41Ti14Cu12Ni10Be22.5大块非晶合金铸锭，然后在真空吸铸装置上制备环状体外环毛坯。依次的工序是粗磨外环两端面，粗磨62外环外表面，粗磨50外环内口，粗磨53.5外环内口滚道，精磨外环两端面，精磨62外环外表面，精磨50外环内口，精磨53.5外环内口滚道。
最后进行装配、检验。
采用Zr41Ti14Cu12Ni10Be22.5大块非晶合金制造的2206型号轴承的滚动体，与GCr15轴承滚动体进行了疲劳寿命的对比试验。试验条件为当量动负荷/额定动负荷(P/C)为0.236，径向负荷(Fr)为5063N，试验转速(n)为6300r/min，润滑与冷却剂为N32油循环润滑。
转动试验结果是当转动试验为3168min时，对比轴承的滚动体已发生明显失效，滚动体表面出现了严重的点蚀剥落，导致轴承完全失效。而Zr41Ti14Cu12Ni10Be22.5大块非晶合金制造的轴承滚动体在同样试验条件下，没有观察到明显的点蚀剥落失效。
从500倍的扫描电子显微镜图像可以看到，GCR15轴承钢滚动体经过3168min的转动试验后，出现了严重的摩擦损伤，伴随有成片的磨屑被挤压脱落(见图4)。Zr41Ti14Cu12Ni10Be22.5大块非晶合金制造的滚动体磨损的微观形貌显示，经过3168min的转动磨损试验后，没有明显的磨屑碎片脱落，在滚动体表面仅能看到较浅的滑痕，在某些滑痕的末端分布着一些尚未脱落的不规则的片状磨屑(见图5)，经能谱检验仍为Zr41Ti14Cu12Ni10Be22.5大块非晶合金的成分。从Zr41Ti14Cu12Ni10Be22.5大块非晶合金滚动体表面的SEM观察可知，Zr41Ti14Cu12Ni10Be22.5大块非晶合金具有较高的硬度，因此其抗磨能力很高。
权利要求
1.一种大块非晶合金滚动轴承，由外环(1)、内环(2)、保持架(3)和滚动体(4)组成，其特征是外环(1)、内环(2)和滚动体(4)的制造材料为Zr基大块非晶合金。
2.根据权利要求1所述的大块非晶合金滚动轴承，其特征是外环(1)、内环(2)和滚动体(4)的制造材料为Zr41Ti14Cu12Ni10Be22.5大块非晶合金。
3.一种制造权利要求1所述的大块非晶合金滚动轴承的工艺，其特征是A、滚动体(4)的制造工艺a、首先用电弧炉熔炼Zr基大块非晶合金铸锭；b、然后在真空吸铸装置上制备铸棒；c、将所获得的Zr基大块非晶合金铸棒，先经车床车削成圆棒；d、切割成短圆柱；e、经过粗磨、精磨得到圆柱体；f、平面磨粗磨圆柱体端面，平面磨精磨圆柱体端面。B、外环(1)、内环(2)的制造工艺a、是用电弧炉熔炼Zr基大块非晶合金铸锭；b、然后在真空吸铸装置上制备环状体；c、将所获得的Zr基大块非晶合金内、外环环状体，粗磨内、外环两端面；d、粗磨内、外环外表面；e、粗磨内、外环内口；f、粗磨外环内口滚道；g、精磨内、外环两端面；h、精磨内、外环外表面；I、精磨内、外环内口；J、精磨外环内口滚道。C、最后进行装配、检验。
全文摘要
本发明公开一种大块非晶合金滚动轴承及其制造工艺，其特征是滚动体(4)、外环(1)和内环(2)的制造材料为Zr基大块非晶合金。滚动体(4)的制造工艺是用电弧炉熔炼Zr基大块非晶合金铸锭，然后在真空吸铸装置上制备铸棒，将所获得铸棒进行车削、切割等項机械加工；外环(1)、内环(2)的制造工艺是用电弧炉熔炼Zr基大块非晶合金铸锭，然后在真空吸铸装置上制备环状体，然后，进行车削、粗磨等項机械加工，最后进行装配、检验。本发明可最大程度地减少轴承滚动体(4)表面、外环(1)和内环(2)的点蚀、剥落失效现象，延长了轴承的使用寿命。
文档编号F16C33/34GK1614247SQ20041009287
公开日2005年5月11日 申请日期2004年11月16日 优先权日2004年11月16日
发明者马明臻, 刘日平, 王文魁 申请人:燕山大学