CN103556099A

CN103556099A - 一种滚动轴承表面电绝缘层加工方法

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Publication number: CN103556099A
Application number: CN201310537876.5A
Authority: CN
Inventors: 刘保国
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-11-05
Filing date: 2013-11-05
Publication date: 2014-02-05

Abstract

本发明公开了一种滚动轴承表面电绝缘层加工方法，该方法包括：对滚动轴承的钢质基体进行油脂清洗净化处理；用铜套和／或铜带对滚动轴承上不需要进行表面预处理的部位进行遮蔽保护；用白刚玉合金颗粒对钢质基体的表面进行喷砂预处理；在钢制基体上形成增强涂层；在氩气和氦气产生的高温条件下采用等离子电弧熔射热喷涂方法将绝缘涂层材料均匀熔射到钢制基体的表面上；采用溶胶／凝胶系对绝缘涂层进行封孔处理；采用不同规格的金刚石砂轮对绝缘涂层分别进行粗磨和精磨。采用本发明提供的加工方法获得的表面绝缘涂层，均匀牢固，具有很高的热稳定性。

Description

一种滚动轴承表面电绝缘层加工方法

技术领域

本发明属于滚动轴承制造领域，具体地说设计一种滚动轴承表面电绝缘层加工方法。

背景技术

轴承的主要功能是支撑机械旋转体，用以降低设备在传动过程中的机械载荷摩擦系数，因此在各种机械设备中，轴承都是一个举足轻重的零部件。按运动元件摩擦性质的不同，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两类。滚动轴承是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。其一般由外圈，内圈，滚动体和保持架组成；其中内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转，外图作用是与轴承座相配合，起支撑作用，滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命，保持架能使滚动体均匀分布，防止滚动体脱落，引导滚动体旋转起润滑作用。

近年来机械配件高科技的变化及研发涉及到很多行业的应用，因此滚动轴承的使用环境和条件也日趋苛刻，同时滚动轴承的种类与应用场景也趋于多样化，普通钢质轴承已难以满足特殊工况的使用要求。由于在使用过程中不能有效的阻止电流的侵蚀，电机配套轴承会提前损耗。当瞬时电压超过0.5V或电流密度超过0.1A／mm²时，轴承就会损坏。例如，典型的损坏是在滚动体及滚道上出现凹坑及波纹状凹槽。

为了解决轴承产生电蚀的问题，通常在轴承室的壳体与轴承的外圈之间和主轴与轴承的内图之间加装一层绝缘材料，以预防电流通过轴承，或者设置旁通线路让电流流向轴承外部。但上述两种方法需要对轴承室做绝缘，这种绝缘方式不便于操作；且这样制作的绝缘层精度不高；此外，还增加了设备的成本。

发明内容

为了有效解决轴承产生的电蚀问题，需要在轴承表面均匀形成一层绝缘层，且该绝缘层的形成需要便于操作。

根据本发明的一个方面，提供一种滚动轴承表面电绝缘层加工方法，该方法包括以下步骤：

步骤S101，对所述滚动轴承的钢质基体进行油脂清洗净化处理；

步骤S102，用铜套和／或铜带对所述滚动轴承上不需要进行表面预处理的部位进行遮蔽保护；

步骤S103，对所述钢质基体的表面进行喷砂预处理，将白刚玉合金颗粒喷涂到所述钢质基体的表面；

步骤S104，在所述钢制基体上形成增强涂层，所述增强涂层用于增强所述钢制基体与绝缘涂层的强度，所述增强涂层的材料为镍包铝，所述镍包铝的颗粒规格为300(目)微米；

步骤S105，在氩气和氦气产生的高温条件下将绝缘涂层材料熔化，采用等离子电弧熔射热喷涂方法将熔化状态的所述绝缘涂层材料均匀熔射到所述钢制基体的表面上；所述绝缘涂层材料为氧化铝粉末，所述绝缘涂层材料的规格为300目～350目；

步骤S106，采用溶胶／凝胶系对所述绝缘涂层进行封孔处理；

步骤S107，采用80目的金刚石砂轮对所述绝缘涂层进行粗磨，粗磨后，采用120目的金刚石砂轮对所述绝缘涂层进行精磨。

根据本发明一个具体实施方式，在执行所述步骤S105时，喷枪喷嘴到所述滚动轴承的距离为0.2m～0.3m。

根据本发明另一个具体实施方式，所述喷枪以0.8m／s～1.0m／s的速度均匀熔射。

根据本发明又一个具体实施方式，所述增强涂层的厚度为0.05mm～0.10mm。

根据本发明又一个具体实施方式，所述增强涂层的结合强度为40mpa～45mpa。

采用本发明提供的电绝缘层加工方法，可使绝缘涂层材料均匀、牢固地涂覆在滚动轴承的表面上。由此获得的滚动轴承主要作为电机、发电机、风力发电机配套用电绝缘轴承，其具有普通轴承的所有性能，与非绝缘轴承可互换，适用于所有常用外壳的配合，有很高的热稳定性。经测试，本发明获得的电绝缘滚动轴承的实效电压可达1000V以上。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为根据本发明提供的一种滚动轴承表面电绝缘层加工方法的一个具体实施方式的流程示意图；

图2为根据本发明提供的一种滚动轴承表面电绝缘层加工方法获得的具有电绝缘层的滚动轴承的一个具体实施方式的结构示意图；

图3为根据本发明提供的一种滚动轴承表面电绝缘层加工方法获得的具有电绝缘层的滚动轴承的另一个具体实施方式的结构示意图；

图4为根据本发明提供的一种滚动轴承表面电绝缘层加工方法获得的具有电绝缘层的滚动轴承的又一个具体实施方式的结构示意图。

其中，附图标记所代表的结构如下：

1、绝缘涂层

2、滚动轴承内圈

3、滚动轴承外圈

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和／或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和／或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

参考图1，图1为根据本发明提供的一种滚动轴承表面电绝缘层加工方法的一个具体实施方式的流程示意图。

步骤S101，对所述滚动轴承的钢质基体进行油脂清洗净化处理。可选的，汽油、乙醇、脱水液体、中性或碱性的清洗剂均可以用于对滚动轴承的钢制基体表面进行净化处理。随着环保概念日益深入人心，汽油、煤油等清洗剂以逐渐被更为环保的材料所代替，如使用去离子水对滚动轴承进行水基清洗。优选的，在本发明中采用无水乙醇喷枪式清洗法对钢质基体进行油脂灰尘净化处理。

步骤S102，用铜套和／或铜带对所述滚动轴承上不需要进行表面预处理的部位进行遮蔽保护。传统工艺中，通常使用热喷涂胶带(等离子喷涂胶带)来对滚动轴承表面不需要进行预处理的部位进行遮蔽保护。这种胶带由硅橡胶粘合玻璃纤维布而成，底层涂有高温特质硅胶，用于喷砂和等离子喷涂工艺的遮蔽保护。但是胶带保护后需要将胶带撕下，在剥离过程中，会在滚动轴承表面造成硅胶的遗留。因此本发明优选采用金属(铜套和／或铜带)来对滚动轴承进行遮蔽保护，在达到最优的保护效果的同时，免除了后续遗留的问题。

步骤S103，对所述钢质基体的表面进行喷砂预处理，将白刚玉合金颗粒喷涂到所述钢质基体的表面。

采用压力式喷砂法对钢制基体的表面进行喷砂预处理。值得注意的是，在该方法中，使用的压缩空气必须干燥、无油。可选的，喷口处压力为0.3MPa～0.5MPa，例如：0.3MPa、0.4MPa或0.5MPa。可选的，喷射方向与工件面法线之间的夹角为10°～20°，例如：10°、15°或20°。可选的，喷砂嘴到工件的距离为0.1m～0.3m，例如：0.1m、0.2m或0.3m。

白刚玉的硬度略高，自锐性较好、发热量小、磨削能力强，适合于磨硬度较高的钢材，如高速钢、高碳钢、淬火钢、合金钢等。对钢质基体的表面用白刚玉合金粉末进行喷砂与处理使金属基体与非金属涂层之间产生自粘结、粗化、帘栅屏蔽、缓冲效应，处理后的工件清洁度达到Sa3级。

接下来，对预处理过后的滚动轴承执行步骤S104，在所述钢制基体上形成增强涂层，增强涂层用于增强所述钢制基体与绝缘涂层的强度，所述增强涂层的材料为镍包铝，所述镍包铝的颗粒规格为300(目)微米。在钢制基体与绝缘涂层之间形成一层增强涂层，可以显著提高涂层的结合强度。

步骤S105，在氩气(Ar)和氦气(He)产生的高温条件下将绝缘涂层材料熔化，采用等离子电弧熔射热喷涂方法将熔化状态的所述绝缘涂层材料均匀熔射到所述钢制基体的表面上。

首先，用氩气和15％的氦气产生高达2800℃的温度，并在该高温下将绝缘涂层材料熔化。采用惰性气体作为反应气体，可明显降低采用可燃性气体进行操作时的危险性。优选的，所述绝缘涂层材料为氧化铝(Al₂0₃)粉末，纯氧化铝陶瓷粉末形成的绝缘涂层绝缘程度高，可达到1000V。其次，用喷枪匀速地将熔化状态的绝缘涂层材料粉末颗粒熔射到钢制基体的表面上，以便形成细密优质涂层。可选的，喷枪的喷嘴到滚动轴承的距离为0.2m～0.3m，例如：0.1m、0.2m或0.3m。喷枪的熔射速度为0.8m／s～1.0m／s，例如：0.8m／s、0.9m／s或1.0m／s。

优选的，所述绝缘涂层材料的规格为300目～350目，例如：300目、325目或350目。在300目～350目之间的绝缘涂层材料粒度均匀，形成的绝缘涂层致密度高，其密度值可达99％以上。

形成绝缘涂层后，继续执行步骤S106，采用溶胶／凝胶系对所述绝缘涂层进行封孔处理。可以采用刷涂法或喷射法用环氧树脂和无水乙醇稀释，对绝缘涂层进行封孔处理。采用溶胶／凝胶进行封孔操作简单方便；溶胶／凝胶渗透力强、缝隙率低，能够给绝缘涂层带来了极高的韧性；且溶胶／凝胶不易脱落，可大大提高绝缘涂层的绝缘性能。进行封孔处理后，可以更好地提高绝缘涂层的致密度，增加韧性，提高绝缘性能。轴承绝缘涂层的耐热温度范围为0～260°，例如：0、130℃或260℃。

步骤S107，采用80目的金刚石砂轮对所述绝缘涂层进行粗磨；粗磨后，采用120目的金刚石砂轮对所述绝缘涂层进行精磨。通过对绝缘涂层的磨加工，使滚动轴承达到所需的尺寸精度和运转精度。

图2～图4所示的滚动轴承中，均包括滚动轴承内圈2和滚动轴承外圈3，采用本发明提供的加工方法，可以在滚动轴承内图2的内侧和／或滚动轴承外圈3的外侧形成绝缘涂层1。采用本发明提供的加工方法获得的表面绝缘涂层，均匀牢固，具有很高的热稳定性。

虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，应当理解在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下，可以对这些实施例进行各种变化、替换和修改。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。

此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。

Claims

1.一种滚动轴承表面电绝缘层加工方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

a)对所述滚动轴承的钢质基体进行油脂清洗净化处理；

b)用铜套和／或铜带对所述滚动轴承上不需要进行表面预处理的部位进行遮蔽保护；

c)对所述钢质基体的表面进行喷砂预处理，将白刚玉合金颗粒喷涂到所述钢质基体的表面；

d)在所述钢制基体上形成增强涂层，所述增强涂层用于增强所述钢制基体与绝缘涂层的强度，所述增强涂层的材料为镍包铝，所述镍包铝的颗粒规格为300(目)微米；

e)在氩气和氦气产生的高温条件下将绝缘涂层材料熔化，采用等离子电弧熔射热喷涂方法将熔化状态的所述绝缘涂层材料均匀熔射到所述钢制基体的表面上；所述绝缘涂层材料为氧化铝粉末，所述绝缘涂层材料的规格为300目～350目；

f)采用溶胶／凝胶系对所述绝缘涂层进行封孔处理；

g)采用80目的金刚石砂轮对所述绝缘涂层进行粗磨，粗磨后，采用120目的金刚石砂轮对所述绝缘涂层进行精磨。

2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，在执行所述步骤e)时，喷枪喷嘴到所述滚动轴承的距离为0.2m～0.3m。

3.根据权利要求1或2所述的加工方法，其特征在于，所述喷枪以0.8m／s～1.0m／s的速度均匀熔射。

4.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述增强涂层的厚度为0.05mm～0.10mm。

5.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述增强涂层的结合强度为40mpa～45mpa。