一種軸承鋼球強化處理裝置及處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種軸承鋼球強化處理裝置及處理方法，屬于軸承鋼球表面強化處理生產設備及其制造領域。
【背景技術】
[0002]我國是軸承生產大國、軸承出口數量占世界首位，但國產軸承大多為中、低檔軸承，附加值較低，加上企業之間的無序競爭，利潤率非常低；然而我國軍工企業、航空、航天等高新技術與科學研究、原子能發電站、高速列車等等行業急需要的長壽命高端軸承、特種軸承大多需要進口。
[0003]由于國產軸承鋼冶金質量和國外軸承鋼差距較大，以及由于國產軸承在設計、制造、潤滑、裝配等方面與國外的差距，使國產軸承與國外軸承相比，其抗磨損、抗腐蝕、抗疲勞性能較差，使用壽命較低。
[0004]等離子體浸泡式離子注入工藝不存在類似薄膜的剝落問題，可以精確控制注入離子數量，其控制方法是檢測注入電荷的數量和能量，能保持試樣表面粗糙度，不影響尺寸精度。
[0005]由于離子注入工藝特點很適用軸承的表面改性處理，它不用改變軸承的材料、設計和機械加工工藝就可達到軸承延長的目的。
[0006]等離子體浸泡式離子注入(PIII)是一種新穎離子注入技術，它消除了束線離子注入技術固有的直射性限制，設備較簡單、投資費用較低、但只能小批量處理零件，得不到了迅速發展。
【發明內容】
[0007]本發明目的是提供一種可對軸承鋼球進行等離子體注入的強化處理裝置及處理方法。
[0008]本發明的方案如下:一種軸承鋼球強化處理裝置，包括真空處理室、傳動機構、轉動機構、高壓靶臺、等離子體產生器、大功率高壓脈沖電源、供氣系統和高真空抽氣系統；
所述的真空處理室包括鐘罩、底板，所述的鐘罩置于底板上方；
所述的高壓靶臺包括靶臺圓盤和絕緣支座，所述的絕緣支座一端固定在底板上，另一端固定在革G臺圓盤底部將其支撐固定；
所述的轉動機構包括傳動軸和撥盤；傳動軸一端穿過靶臺圓盤連接撥盤，另一端與穿過底板與傳動機構連接；所述的撥盤上設置若干個鋼球孔；
所述的等離子體產生器包括射頻電源和條態弧形電極，射頻電源一端與設置于真空處理室內的條態弧形電極連接，另一端與鐘罩連接；
所述的高真空抽氣系統包括渦輪分子栗和旋片式真空栗，所述的真空栗與渦輪分子栗連接，所述的渦輪分子栗吸入口穿過底板與真空處理室連通；
所述的供氣系統包括鋼瓶、氣體質量流量計、電磁閥、混氣室和布氣管，所述的氣體質量流量計兩端分別連接電磁閥，兩端的電磁閥分別與鋼瓶、混氣室連接；所述的混氣室與真空處理室內的布氣管連接；
所述的大功率高壓脈沖電源負極與靶臺圓盤連接，正極與底板連接并接地。
[0009]所述的傳動機構包括減速電機、主動齒輪和被動齒輪，減速電機與主動齒輪連接，主動齒輪與被動齒輪配合，所述的被動齒輪套接在傳動軸上。
[0010]進一步，所述的真空處理室還包括視窗和鉛皮罩，所述的鉛皮罩置于鐘罩外且將鐘罩包圍；所述的視窗穿過鉛皮罩及鐘罩。
[0011]進一步，所述的鐘罩外設置半幅式水道冷卻管；所述的靶臺圓盤下設置半幅式油道冷卻管。
[0012]進一步，所述的半幅式油道冷卻管內用變壓器油為冷卻煤。
[0013]進一步，所述的的布氣管壁上均勾分布若干個通孔。
[0014]一種軸承鋼球強化處理裝置的處理方法，步驟如下:
a、將經超聲波清洗過的鋼球放入撥盤的通孔內，與靶臺圓盤接觸，蓋上鐘罩；
b、啟動旋片式真空栗，將真空處理室內的大氣狀態抽到30Pa，渦輪分子栗開始工作，將真空處理室內的真空度控制到(2-3) XlO4 Pa;
C、根據處理工藝需要，將鋼瓶內的氣體按需要的比例送入混氣室，經混合后再送入布氣管；
d、射頻電源建立射頻放電氮、碳、氬等離子體，真空處理室內自由電子充分吸收射頻電場的能量，激勵起射頻放電氮、碳、氬等離子體；
e、啟動冷卻；
f、大功率高壓脈沖電源啟動，用于對被處理鋼球提供負高壓脈沖偏壓，以實施離子注入或薄膜沉積處理；
g、啟動減速電機，主動齒輪帶動傳動軸進而帶動撥盤旋轉，鋼球在靶臺圓盤上緩慢滾動，鋼球表面獲得較均勻的注入劑量；
h、真空室恢復常壓。
[0015]本發明通過真空處理室、轉動機構、傳動機構、高壓靶臺、等離子體產生器、大功率高壓脈沖電源、供氣系統和高真空抽氣系統的配合，形成一套完整的離子注入處理設備。射頻電源建立射頻放電氮、碳、氬等離子體，大功率高壓脈沖電源對被處理鋼球提供負高壓脈沖偏壓，以實施離子注入或薄膜沉積處理。鋼球在靶臺圓盤上緩慢滾動，使得鋼球表面獲得較均勻的注入劑量；強化處理效果更好。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本發明做進一步說明。
[0018]一種軸承鋼球強化處理裝置，包括真空處理室、轉動機構、傳動機構、高壓靶臺、等離子體產生器、大功率高壓脈沖電源、供氣系統和高真空抽氣系統。真空處理室包括鐘罩1、底板2，鐘罩I置于底板2上方。高壓靶臺包括靶臺圓盤8和絕緣支座6，絕緣支座6 —端固定在底板2上，另一端固定在靶臺圓盤底8部將其支撐固定。轉動機構包括傳動軸13和撥盤9 ;傳動軸13 —端穿過靶臺圓盤8連接撥盤9，另一端與穿過底板2與傳動機構連接；傳動軸與底板間通過高真空磁密封件37密封，撥盤9上設置若干個鋼球孔。等離子體產生器包括射頻電源32和條態弧形電極3，射頻電源32 —端與設置于真空處理室內的條態弧形電極3連接，另一端與鐘罩I連接；條態弧形電極3通過電極絕緣注固定在鐘罩I內壁頂面上。高真空抽氣系統包括渦輪分子栗10和旋片式真空栗11，真空栗11與渦輪分子栗10連接，渦輪分子栗10吸入口穿過底板2與真空處理室連通。
[0019]供氣系統根據處理工藝需要應向真空處理室輸入由不同流量、不同種類的工作氣體和反應氣體組成的混合氣體，氣體種類有高純度Ar、N2和C2H2 (乙炔)等。供氣系統包括鋼瓶20、24、28，氣體質量流量計18、22、26，電磁閥17、19、21、23、25、27，混氣室16和布氣管5，氣體質量流量計兩端分別連接電磁閥，兩端的電磁閥分別與鋼瓶、混氣室連接；混氣室與真空處理室內的布氣管連接，布氣管壁上均勻分布若干個通孔。
[0020]大功率高壓脈沖電源33由高壓直流電源和脈沖調制器組成，脈沖調制器是高壓脈沖電源的核心，用于對被處理零件提供負高壓脈沖偏壓，以對零件實施離子注入或薄膜沉積處理。大功率高壓脈沖電源負極與靶臺圓盤8連接，正極與底板2連接并接地。
[0021]本發明的傳動機構包括減速電機14、主動齒輪15和被動齒輪12，減速電機14與主動齒輪15連接，主動齒輪15與被動齒輪12配合，被動齒輪12套接在傳動軸13上，傳動軸13中部有傳