軸承零件及其形成方法
【技術領域】
[0001]根據第一方面，本發明涉及軸承零件，例如外環、內環或滾子軸承的滾子的一部分。
[0002]根據第二方面，本發明涉及采用根據本發明第一方面的零件形成軸承部件的方法。
[0003]根據第三方面，本發明涉及采用根據本發明第一方面的軸承零件形成的軸承部件。
【背景技術】
[0004]滾動軸承是已知的，并且包括滾子軸承、球軸承及其組合。近年來，可以看到客戶需要和要求差別化的增加。這導致滾動軸承客戶化的增加，這進而導致制造更多的變形體和每個變形體的更小批次。這樣的發展尤其對于大型滾動軸承多見，例如大型球形滾子軸承、錐形滾子軸承、圓柱滾子軸承等。再者，大型滾子軸承通常制作成小系列，因為這些軸承通常根據客戶的訂單制造，而不是制造和庫存。不同的客戶要求涉及例如不同的材料要求、不同的材料硬度、磨損性能、延展性、耐熱性等要求。另外，較高的客戶要求通常涉及客戶化的需求，以及涉及優化軸承部件之間的滾動接觸表面。因此，要求發現成本有效的解決方案，以對客戶不同的要求提供不同的客戶化解決方案的能力，并且能滿足改進滾動接觸表面的日益增加的要求。
【發明內容】
[0005]本發明的目標是對上面不同需要提供解決方案。
[0006]根據本發明的第一方面，該目標通過提供軸承零件來實現，該軸承零件用在擴散焊接工藝中。擴散焊接工藝中所用的軸承零件包括具有第一圓周表面的核心部分和具有第二圓周表面的至少一個環形部分。核心部分和環形部分通過它們的第一圓周表面和第二圓周表面以圓周的方式彼此連接且沿著彼此。至少一個環形部分在橫截面上基本上為U狀，其包括兩個相對側，該兩個相對側由底側連接在一起以形成一個空間，其中該至少一個環形部分設置為在由U狀形成的空間中容納第一材料。通過提供具有基本上U狀環形部分的軸承零件，形成方法變得更加容易，這是由于要接合到核心部分的第一材料便于收集和設置為抵靠要接合的表面。當不希望將第一材料接合到全部圓周表面，而僅到其部分時，例如當接合幾個裝飾物，例如凸緣等時，可能存在幾個U狀環形部分連接到圓周表面。通過提供該軸承零件，形成軸承部件的全部工藝被簡化，這是因為U狀環形部分已經連接到核心部分準備填充第一材料，并且容易處理。在該工藝中容易保證有關公差的質量。軸承零件，在它表現為最終軸承時通常不是關鍵部件，可能外包給供應者。隨后，軸承零件可由制作最終軸承部件的公司根據來自客戶的具體產品規范來使用，例如通過在U狀的空間中附加所需的第一材料且執行端點形狀的最終加工/形成。此外，通過將U狀環形部分連接到要提供第一材料的一側，與例如降低軸承部件在一個囊中以聚集第一材料在要接合的部件周圍相比，能使用更少的昂貴高品質的材料。
[0007]環形部分在橫截面上基本上為U狀。基本上U狀還意味著為其增加了跟隨最終軸承部件的端部形狀的附加特征。對于球形表面，例如在球形滾子軸承(SRB)或環形軸承中，例如U狀可沿著球形形狀彎曲。對于深槽球軸承(DGBB)，U狀中的側面之一可具有凹槽形狀特征以形成滾道凹槽。對于錐形滾子軸承，U狀可實際上更類似于V狀。再者，U狀部分可在形狀上具有附加特征以對端部部件形成附加部分，例如凸緣等。
[0008]軸向方向是指軸承設置為與其連接的假想軸的直線方向。徑向方向是指垂直于假想軸中心的方向。因此，環形部分的橫截面圖是指在軸的軸向方向上形成且進出徑向方向的表面，因此該橫截面圖沿著其軸向長度穿過軸的中心。
[0009]在軸承零件的一個實施例中，環形部分連接到核心部分的第二圓周表面是U狀的相對側之一。連接工藝可通過焊接執行，采用熱部件、采用幾何配合和熱差以接合部件，還可通過膠合、機械固定或本技術領域的技術人員已知的任何其它方法。表面可能需要清洗和機械或化學活化以改善材料之間的鍵合。另外的方法可為通過滾乳工藝使該材料塑性變形。該工藝可與局部表面加熱工藝同時進行。U狀可解釋為具有連接兩個相對側的底側，兩個相對側與底側垂直地平行伸展。例如，當接合的第一材料包括最終軸承部件的環的徑向滾道時，軸承零件具有U狀圓形部分，其連接為使環水平向下設置且U狀圓形部分的開口向上定向，從而接合的材料可填充在由U狀圓形部分形成的空間中，并且通過重力保持在那里。如果是內環，U狀圓形部分將其徑向內部相對側接合到環的徑向外部圓周表面。如果是要形成的滾子的外表面，則可應用相同的原理。如果是外環，則U狀圓形部分將其徑向外部相對側接合到環的徑向內部圓周表面。
[0010]在軸承零件的一個實施例中，環形部分連接到核心部分的第二圓周表面是U狀的底側。例如，這在接合軸向推力軸承的表面時是有益的，從而材料可放在該表面上且通過重力保持在那里。
[0011]在軸承零件的一個實施例中，環形部分是低碳鋼。在進一步實施例中，低碳鋼的碳含量小于0.3重量％ (wt% )，但是它可能容易低至0.05wt%和高至0.6wt%。在另一個實施例中，低碳鋼是鐵素體鋼。通過使材料具有非常低的碳含量，該材料從第一材料和第二材料吸引碳，慢慢地甚至在第一材料和第二材料之間沒有碳含量上的差別，這是因為第一材料和第二材料二者的碳含量高于低的鐵素體鋼。這樣，該工藝控制為不產生脆的滲碳體或其它不希望的復合碳化物，并且過渡區域的強度進一步得到保證。在該方法的另一個實施例中，環形部分是金屬板。這樣，它可容易地形成為包封且鄰接核心部分。在該方法的再一個實施例中，環形部分的厚度為0.5-10_。該厚度選擇為與工藝溫度和時間相關，這樣，要經受最高應力的材料既不被碳富集也不顯著地碳消耗。核心材料允許在碳上的略微消耗，而環形部分材料富集碳，允許它在隨后的硬化操作中至少部分地具有馬氏體結構。在另一個實施例中，環形部分還包含氮。這是為了防止氮從要填充至U狀環形部分的材料擴散，該U狀環形部分構成高負荷和耐久部分，這是因為來自該材料的氮擴散可能負面影響其材料特性。在進一步實施例中，幾個環形部分設置在核心部分上，以便允許碳以控制和優化的方式擴營夂。
[0012]在軸承零件的一個實施例中，核心部分是鑄鐵。在進一步實施例中，核心部分是碳含量至少2%的鑄鐵。鑄鐵典型地包含2.1 - 4wt%之間的碳。在該方法的再一個實施例中，核心部分是鑄鋼。在進一步實施例中，核心部分是碳含量為0.5wt%或更少的鑄鋼，但是它可能高達2wt%。這些材料通常比高潔凈鋼便宜，因此優選地部件的主要部分可由鑄鐵或鑄鋼制造，其后，更加昂貴的高潔凈鋼可施加在最需要它的關鍵區域。在另一個實施例中，該鑄鐵/鋼的核心部分通過鑄造形成。這比傳統的形成方法便宜，但是，它當然可通過滾乳或鍛造或任何其它冷熱加工方法制造。該零件可為軸承部件的主要部分，例如在軸承的情況下，它可為滾子的中心部分，或者不構成持久重負荷部分(例如滾道或凸緣)的環部分。
[0013]根據本發明的第二方面，該目標通過擴散焊接提供形成軸承部件的方法而實現。該方法包括第一步驟，提供如根據本發明第一方面描述的軸承零件，其中第一材料設置在由U狀環形部分形成的空間中。然后，密封由U狀環形部分形成的空間以產生密閉空間，其后，執行擴散焊接工藝。通過提供具有該基本上U狀環形部分的軸承零件，該形成方法變得更加容易，這是因為接合到核心部分的材料便于收集且設置為抵靠要接合的表面。U狀環形部分還用作核心部分和要接合的第一材料之間的中間材料。在形成高質量部件，需要在長時間周期上耐受高負荷時，例如軸承或施壓工具等，通過擴散焊接或高溫等靜壓接合兩個材料的已知方法在材料彼此接合的過渡區域中容易產生弱區。材料之間可能有碳勢，即兩個接合材料之一可能在接合工藝中獲得碳，而另一個材料可能損失碳。碳勢解釋為在規定條件下包含活性碳的環境改變或保持鋼的碳水平的能力。在任何特定的環境下，所獲