CN103668227A - 用于处理轴承构件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于处理轴承构件的方法。在按照本发明的方法中，所述轴承构件经过发蓝处理。发蓝处理过的轴承构件经过再热处理，其中所述轴承构件在一个保持温度下放置一段保持时间，其中，所述保持时间至少为30分钟，并且所述保持温度低于轴承构件的回火温度3K至100K。所述轴承构件直接在发蓝处理之后、在所述轴承构件冷却至最低温度为50℃之前，被液态的保护介质润湿和/或经过再热处理，该保护介质直至至少200℃时都是稳定的。

Description

用于处理轴承构件的方法
技术领域
本发明涉及一种用于处理轴承构件的方法。
背景技术
对于滚动轴承在多个应用情况中要求长期的无故障地运行以及滚动轴承较长的使用寿命。这种要求并非一直容易满足。由此在会出现剧烈的或甚至极端负载状况的应用情况中，要求滚动轴承具有突出的和与期待的负载形式一致的材料属性。
为了对此进行进一步的优化，可以在轴承构件的机械制造完成后进行加工处理，借此改善轴承构件的属性。与之相关地，由DE102007061193A1已知轴承构件经过发蓝处理。借助这种发蓝处理加工过的轴承构件已经具备非常好的特性。在轴承构件的进一步优化中因此期望，以这种发蓝处理为基础并且使发蓝处理过的轴承构件经历另一次处理以对其特性进一步改善。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种轴承构件的处理方法，其包括轴承构件的发蓝处理，并且通过该发蓝处理进一步改善轴承构件的特性以实现更高的使用寿命的目的。
所述技术问题通过一种按照本发明的用于处理轴承构件的方法解决，其中，轴承构件经过发蓝处理。发蓝处理过的轴承构件经过再热处理，其中轴承构件在一个保持温度下放置一段保持时间，其中，所述保持时间至少为30分钟，并且保持温度低于轴承构件的回火温度3K至100K。轴承构件直接在发蓝处理之后、在轴承构件冷却至最小温度为50℃之前，被液态的保护介质润湿和/或经过再热处理，该保护介质直至至少200℃时都是稳定的。
在本发明的范围中，当只是短暂地超出保持温度的范围时，或者当保持时间由多个处于保持温度范围内的部分时间周期组成时，都被认为是遵守保持温度的给定范围的。
本发明的优点是，轴承构件在较高使用寿命方面的特性得以改善。如果进行了再热处理，在经发蓝处理的被加热的轴承构件冷却至最低温度之前，一方面可以避免轴承构件的腐蚀，另一方面可以节省用于再一次加热的能量。通过利用液态保护介质的润湿也可以避免轴承构件的腐蚀。此外还具有的优点是，在发蓝处理和再热处理之间不需要进行轴承构件的防腐，从而随后不需要再次清洁防腐剂。
保持温度比轴承构件的回火温度低3K到50K。尤其有利的是保持温度最多比回火温度低15K。其中，保持温度应该在任何情况下都会在非常短的时间内达到或甚至超过回火温度。由此在许多设备中保持温度比回火温度低约10K是最有利的数值。保持温度尤其可以至少为190℃，优选为至少200℃。此外保持温度最高为250℃，尤其最高为230℃，优选最高为220℃。最低温度可以是130℃。
可以使用油或乳化液作为液态保护介质。尤其可以使用全合成油。
轴承构件可以在被液态的保护介质润湿的状态下进行再热处理。其中可以使用不会在再热处理时在轴承构件的表面上产生残留物的液态保护介质。这具有的优点是，可以在时间上连续地保护轴承构件的表面，而不会导致形成污渍的危险。污渍原理上可以由于保护介质的干燥或预处理介质的干燥而产生。保护介质的连续封闭的膜可以阻止这两种情况。
在按照本发明的方法的变型方案中，轴承构件在用液态的保护介质润湿之前通过脱水液体进行处理。这样可以可靠地去除水残留物。
轴承构件可以在发蓝处理和再热处理之间在大于最低温度的温度下被干燥。由此可以降低腐蚀的危险。由此可以在大于80℃，优选90℃的温度下干燥轴承构件。轴承构件可以借助热空气干燥。
该轴承构件为了实施再热处理被送入烘箱中。此外适用例如热风循环烘箱或控温炉。
同样存在的可能是，轴承构件为了实施再热处理被浸入控温池中。借助控温池可以实现特别均匀的温度分布，尤其当控温池持续地循环时。
该控温池设置有包含聚乙二醇或聚乙二醇醚的浸池介质。这些物质的特征分别在于较高的沸点和较高的燃点。通常可以使用这样的浸池介质，其沸点大于或等于再热处理的预定的保持温度，并且其燃点大于再热处理的预定的保持温度。
轴承构件可以在浸入控温池之前浸入另一池中，该另一池包含有与控温池一致的浸池介质。该另一池可以不用加热或具有低于控温池的温度。使用该另一池具有的优点是，在轴承构件上存在的残留物在浸入控温池之前被清除并且由此避免或至少减少了控温池的污染。
在浸入另一池或控温池之前，轴承构件可以通过脱水液体进行处理。由此可以有效地去除可能的水残留物并且降低腐蚀的危险。
轴承构件可以在被液态的保护介质润湿之后并且在再热处理之前被冷却至最低温度之下的温度。这种方式虽然破坏了整体的能量平衡，但是可以在制造过程中带来附加的自由度而不会明显提高腐蚀的危险。例如存在这种可能，即再热处理在其他的时间和/或在其他地点进行。
该轴承构件可以在再热处理之后被防腐介质润湿。由此构成防腐保护。由此可以在轴承构件的表面温度降低至最低温度以下之前，由防腐介质润湿轴承构件。由此可以特别可靠地实现防腐保护。防腐介质的润湿可以在轴承构件的表面温度降低至防腐介质的燃点之下后实施。在此可以在防腐介质中进行剩余冷却。
按照本发明的方法借助发蓝处理和磷化处理的组合设备实施。这种设备通常包括热空气干燥器，因为需要对通常具有多孔表面的磷化处理的工件进行干燥。此外可以使用热风循环烘箱或热空气炉，例如使用涂装干燥炉。
轴承构件尤其可以是滚动轴承的内圈、外圈或滚动体。
附图说明
以下结合附图中所示的实施例进一步描述本发明。
图1示出用于处理轴承构件的按照本发明的方法的第一实施例的流程图，和
图2示出用于处理轴承构件的按照本发明的方法的第二实施例的流程图。
具体实施方式
图1示出用于处理轴承构件的按照本发明的方法的第一实施例的流程图。
对于轴承构件在此例如理解为滚动轴承的内圈或外圈。此外，对于轴承构件是指滚动体。该轴承构件由钢制成，例如由100Cr6、100CrMo7、100CrMo73或100CrMo74类型的钢构成。对轴承构件的机械加工、例如车削、磨削和研磨等在实施按照本发明的方法之前已经完成，因此轴承构件以其最终形状实施按照本发明的方法。轴承构件的其他热处理也可以已经完成，例如淬火和回火。相应的轴承构件具有其终态的硬度。在不是滚动轴承构件的情况中，可以仅对按照本发明的构件进行较小的尺寸改变，但是通常不会影响其功能方式。如果不作别的说明，对于轴承构件的温度说明则是指其表面温度。对于按照本发明的方法，核心温度(即轴承构件的内部温度)并不重要，而是主要考虑轴承构件的表面温度。根据工艺流程，轴承构件的核心温度可以低于或高于表面温度。若处于热的状态的轴承构件浸入冷池，则轴承构件的表面温度在浸入之后首先低于核心温度，因为轴承构件从其表面开始冷却。若轴承构件在冷却状态中浸入热池中或送入热炉中，则表面温度在浸入或送入之后首先高于核心温度，因为轴承构件从其表面开始加热。
在图1中所示的方法将已知的发蓝处理流程(步骤S1至S5)和随之的具有相对已知的发蓝过程修改过的或附加的步骤S6至S11的过程流程相组合。所以按照步骤S1至S5的发蓝处理流程以下仅简单描述并且不再详述。按照步骤S1至S5的发蓝处理流程的细节可以在DE102007061193A1得出并且一定程度上采用其公开内容。
在步骤1中实施轴承构件的热去油脂。在此，轴承构件被置入去油脂池中并且在那停留至少20分钟。去油脂池的温度例如可以是85℃。该热去油脂可以多次实施。接着步骤1后是步骤S2，其中轴承构件被冷冲洗。这种冲洗可以多次实施。步骤S2后接着进行步骤S3，其中实施第一发蓝处理。在此构件例如在第一发蓝处理池中放置15分钟，其浸池介质具有141℃的温度。此后轴承构件从第一发蓝处理池中取出并且在步骤S4中冷冲洗。然后进行步骤S5，其中轴承构件为了进行第二发蓝处理被放入第二发蓝处理池中，其浸池介质具有148℃的温度。轴承构件例如在第二发蓝处理池中放置15至20分钟并且从第二发蓝处理池中取出。步骤S5是已知的发蓝处理流程的最后一步。以下描述的其它步骤要么对已知的发蓝处理流程进行了修改要么增加了新的步骤。
在步骤S5之后进行步骤S6，其中轴承构件被冷冲洗。为此轴承构件逐次进行例如四次冷冲洗并且与已知的发蓝处理流程不同，没有停留时间立刻再次取出。通过短暂的浸入相应处于室温的浸池介质中，使轴承构件的冷却时间保持尽可能地短。主要在轴承构件的表面的附近进行冷却。而核心温度(即轴承构件的内部温度)尽可能地被保持。相反在已知的发蓝处理流程中会很大程度地降低轴承构件的核心温度。短暂的浸入时间不会对冲洗效果造成值得注意的影响，因为冲洗作用主要通过在轴承构件浸入时的环流进行并且当故意不进行温度改变时则不需要静态的停留。仅在第一冷冲洗时轴承构件短暂地停留，用于如此程度地降低轴承构件的表面温度，使得当轴承构件从第一冷冲洗中被提出时避免了由于热而造成的表面干燥。该进一步的冲洗步骤将表面温度保持在干燥极限温度以下而基本不会降低核心温度。冲洗介质的冷凝或蒸发温度可以设为干燥极限温度，也就是说如果是水则在正常情况中为100℃，若水由于废料不纯净则可能高于100℃。但是在第一冷冲洗中也可以仅这样长的选择停留时长，如为了达到这种效果所需的时长。作为浸池介质可以是完全或部分脱去矿物质的水。在最后一次冷冲洗中设置过滤装置，其从浸池介质中过滤出悬浮物。
在冷冲洗之后一直仍相对较热的轴承构件在步骤S7多次进行热冲洗，因此整个冲洗时间例如是1分钟。热冲洗的浸池介质可以是脱去矿物质的水，其包含约0.3%质量的亚硝酸盐或氢氧化物，并且还包括阴离子的浸透剂。根据所使用的发蓝设备和发蓝工艺，亚硝酸盐或氢氧化物的浓度通过对前面的发蓝处理过程的拖延来调整。若不是这种情况，则添加所述物质。亚硝酸盐或氢氧化物具有使金属钝化的效果并且可以在热冲洗中实现轴承构件更长的停留时间而不会有腐蚀危险。热冲洗的浸池介质的温度例如在80℃或甚至90℃或更高。
在步骤S7之后进行步骤S8，其中轴承构件借助热气流干燥例如5分钟。热气流的温度例如可以是100℃或更高。通过这种热空气可以将留在轴承构件上的热冲洗的水快速地干燥掉，其中轴承构件的核心热度支持干燥过程。在热冲洗中存在的亚硝酸盐或氢氧化物在所述浓度中不会在轴承构件的表面形成可见的残留物。由于较高的温度和快速的干燥不会存在腐蚀危险。如果轴承构件的处理在发蓝处理和磷化处理的组合设备中实施，则轴承构件被引入配料干燥器中以便进行热空气干燥。
接着步骤S8，轴承构件在步骤S9中在热风循环烘箱中进行再热处理。在此重要的是，轴承构件的表面温度以及核心温度直到置入热风循环烘箱中前基本不会剧烈地下降，使得用于加热轴承构件的能量输入在热风循环烘箱中保持在一定范围内，并且不会导致腐蚀的危险。这种条件可以这样实现，即轴承构件的表面温度在从热空气干燥器至热风循环烘箱的路途中不降至50℃以下，优选不降至60℃以下。力争温度约为与配料干燥器的温度相等的100℃，。
在热风循环烘箱中将回火温度为210℃的轴承构件加热至例如203±3℃的保持温度。这首先适用于表面温度，并且当轴承构件在热风循环烘箱中停留一定时长后也适用于核心温度，但是在此主要是表面温度，因为这个过程是针对表面的。在热风循环烘箱中的持续时间例如可以是120分钟。待选择的持续时间取决于轴承构件的钢种类，尤其取决于其回火温度。有时持续时间可以降低至60分钟。保持温度的理论值可以选择为回火温度以下的温度，一方面该温度尽可能地接近回火温度，但是另一方面在给定的设备技术的前提下应可靠地避免超过回火温度或至少可靠地限定可允许的最长时间。在许多情况中，保持温度最大比回火温度低15K，因此当争取保持温度比回火温度低约10K时可以得出很好的结果。保持温度通常应该高于150℃。在许多钢种类中，保持温度在200℃至230℃的范围内，部分直至250℃。在设定的情况中，保持温度越高则需要的持续时间越短。此外，持续时间还取决于轴承构件的几何形状，尤其是材料厚度。具有较大材料厚度的轴承构件通常比具有较小材料厚度的轴承构件要求更长的用于加热至保持温度的时间。
通过使轴承构件略低于回火温度，使得处于由发蓝处理构成的氧化层区域中的和在与之相连的边缘区域中的组织结构是稳定的并且由此提高了使用寿命。但是不能进行回火，否则会降低轴承构件的硬度。同样地轴承构件的硬度通过再热处理被略微提高。
取代热风循环烘箱也可以在步骤S9中使用退火炉或其他加热装置用于安置轴承构件。在此不需要保护气体。
此外可以这样改变步骤S9，即借助控温池实施再热处理。在此轴承构件全面地浸入控温池并且在持续时间中保持在一保持温度，对于持续时间和保持温度可以使用和利用与热风循环烘箱的变量相同的数值。为了实现尽可能均匀的温度分布，控温池可以持续地循环。控温池的温度可以通过具有高精确度的加热系统持续地保持或按照所期望的温度特性改变。用于控温池的浸池介质需要在预设的温度下具有足够的化学稳定性并且尤其不能迅速老化且不能被氧化。此外这样选择浸池介质，使得发蓝处理的轴承构件不能被浸池介质侵蚀。
适合作为控温池的浸池介质的例如由完全合成的高温聚乙二醇、尤其是聚烃基乙二醇(PAG)。这种聚乙二醇的燃点是240℃，因此保持温度直到该温度区域都是可以的。例如完全合成的高温工业传动油可以以PAG为基础提供。通过一些限制也可以使用聚乙基乙二醇(PEG)，尤其在与抗氧化剂组合使用时。但是其在很高温度时会出现问题。
同样可以使用聚乙二醇醚(乙基氧化物Ethoxylat R-(O-C2H4)-OH)。在这种情况中燃点约为290℃，因此可以再一次提高保持温度，例如提升至260℃或更高。
通常可有多种物质用于控温池，作为润滑剂或热载体流体的常用方式被用于无压力的工作中。
原则上可以作为浸池介质的有矿物油、碳氢化合物、合成油、生物油和生物油脂、酯、聚α烯烃、聚乙二醇、聚乙二醇醚、二苯基(二苯基、二苯醚、二苯基氧化物)、三元聚合苯(三聚苯Terphenyl,Terphenylen)和一定程度上工作环境允许的硅油。
为了避免不期望的氧化性，控温池可以被保护气体层覆盖。这种保护气体应该比空气重，因此可以通过把保护气体灌入容器的浸池介质之上的区域简单地构成保护气体层。通过连续地输入少量的保护气体可以持续的保有保护气体层。例如氮气可以作为保护气体。
对于控温池可以提供可遮盖的容器，用于尽可能少地避免浸池介质散发到环境中。此外，可遮盖的容器可以减少浸池介质的散热和空气中氧气的进入并且尤其也在使用保护气体时是有利的。
在轴承构件浸入控温池之前，轴承构件浸入另外的池中，该池具有和控温池相同的浸池介质。但是该另外的池没有被加热并且主要用于清除轴承构件上的残留物并且利用浸池介质润湿轴承构件的表面。所谓残留物例如是指来自之前的处理池中的物质。当这种物质不能与另外的池的浸池介质混合时尤其可以特别容易地由该另外的池去除。
如果在步骤S9中利用控温池实施再热处理，则不需要之前的轴承构件的干燥。因此步骤S8例如相对地变化，即不借助热空气实施干燥，而是取而代之地置入具有脱水液体的池中，用于将经过热冲洗之后粘在构件上的残留水去除。在脱水液体中的停留时间小于1分钟，用于避免轴承构件被过多地冷却。该脱水液体处于室温因此是冷的。被脱水液体润湿的轴承构件接下来被置入具有和控温池相同浸池介质的未加热的池中。因为脱水液体不能与这种浸池介质混合，因此可以简单地去除在上述池中携带的脱水液体。之后轴承构件从该池中取出并且被置入控温池中。该控温池可以具有如前所述的成分并且可以使用相同的处理参数，例如温度和停留时间。
接着步骤S9，轴承构件在步骤S10中从热风循环烘箱或控温池中取出并且例如被置于空气中，直至轴承构件的表面温度冷却至预定的温度。该温度例如是80℃并且这样选择，使得其超过室温，例如超过60℃。该温度的最大许用值取决于之后实施的步骤S11。
在步骤S11中轴承构件被防腐处理和冷却。为此轴承构件被置入防腐池中。浸池介质可以例如是防腐油，尤其是具有磺酰胺的nephtonisch和石蜡化的防腐油。通过置入防腐池中，使轴承构件完全被防腐油润湿并且由此防止腐蚀。因为防腐油或类似的防腐介质具有相对较低的燃点，因此在将轴承构件置入防腐池中时需要注意，轴承构件的表面温度低于防腐介质的燃点。与之相应地在步骤S10中轴承构件的表面必须等到冷却至防腐介质的燃点以下。
通过实施步骤S11结束该流程的运行。
图1所示的方法例如借助发蓝处理和磷化处理的组合设备实施。这种设备实施例具有长排的用于发蓝处理以及磷化处理的容器，它们共用唯一的物料传送装置，因此它们可以根据定货情况用作发蓝处理设备或磷化处理设备。不需要的容器则根据程序简单地略过。这种发蓝处理和磷化处理的组合设备通常包括热空气干燥器用于磷化处理，因为对于透气的海绵形的磷化层必须通过加热除去水分。
图2示出按照本发明的方法的第二实施例的流程图。
对于与按照本发明的方法的第一实施例一致的步骤在图2中使用如图1一样的附图标记。
如图2所示，按照本发明的方法的第一实施例的步骤S1至S7和S9至S11同样在第二实施例中提供。这些已知的步骤以下不再赘述。两个实施例的区别在于，关于步骤S8仅在第一实施例中设有，但没有在按照本发明的方法的第二实施例中设置。在第二实施例中取而代之地设置步骤S8a和S8b。
在接着步骤S7实施的步骤S8a中，轴承构件被置入具有脱水液体的池中，用于将经历热冲洗后黏着在构件上的水去除。在脱水液体中的停留时间小于1分钟，用于避免轴承构件被过多地冷却。该脱水液体处于室温因此是冷的。
在步骤S8a后实施S8b，其中被脱水液体润湿的轴承构件被浸入具有耐热性的油的池中，因此轴承构件的表面全部被耐热性的油润湿。取代该耐热性的油也可以使用其他液态的保护介质，只要其是耐热性的并且膜表面不易破裂。此后轴承构件从池中取出并且在随后的步骤S9中被引入热风循环烘箱。与第一实施例相似地需要注意，轴承构件的表面温度直到置入热风循环烘箱以前不能剧烈地降低，也就是不能降至50℃以下，优选不能降低至60℃以下。耐热性的油这样选择，即其在预设的保持温度下在热风循环烘箱中是稳定的，也就是说，当轴承构件停留在热风循环烘箱时所述油不会分解，保持封闭的膜并且尤其不能在轴承构件的表面上构成残留物。为此，例如用于回火炉的精炼油或淬火乳化液是适合的，但是配置有添加剂的合成油的燃点要高于保持温度。密度可以是约0.93g/cm3并且动态粘度在40℃时按照DIN51562约为165mm2/s，也就是说耐热性的油相对稠密。
接着步骤S9仍进行步骤S10和S11。然后按照本发明的方法结束。
在按照本发明的方法的第二实施例的变型中，步骤S9不直接衔接步骤S8b，因此轴承构件例如在室温中被冷却。这会使得在随后的步骤S9的实施中轴承构件必须再次被加热并且因此需要更高的能量投入。但是由此可以使过程更灵活并且继续的步骤S9至S11例如能够在更晚的时间点和/或在其他地方实施。因为轴承构件在步骤S8b中被耐热性的油润湿，则在中途时间中即使轴承构件被冷却也不会有明显的腐蚀危险。

Claims (15)

1.一种用于处理轴承构件的方法，其中，
-所述轴承构件经过发蓝处理；
-发蓝处理过的轴承构件经过再热处理，其中所述轴承构件在一个保持温度下放置一段保持时间；
-所述保持时间至少为30分钟，
-所述保持温度低于轴承构件的回火温度3K至100K；
-所述轴承构件直接在发蓝处理之后、在所述轴承构件冷却至最低温度为50℃之前，被液态的保护介质润湿和/或经过再热处理，该保护介质直至至少200℃时都是稳定的。
2.按照权利要求1所述的方法，其中，使用油或乳化液作为液态保护介质。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其中，所述轴承构件在被液态的保护介质润湿的状态下进行再热处理。
4.按照前述权利要求之一所述的方法，其中，所述轴承构件在被液态的保护介质润湿之前通过脱水液体进行处理。
5.按照权利要求1至3之一所述的方法，其中，所述轴承构件在发蓝处理和再热处理之间在大于最低温度的温度下被干燥。
6.按照前述权利要求之一所述的方法，其中，所述轴承构件在被液态的保护介质润湿之后并且在再热处理之前被冷却至最低温度之下的温度。
7.按照前述权利要求之一所述的方法，其中，所述轴承构件为了实施再热处理被输送入烘箱中。
8.按照权利要求1所述的方法，其中，所述轴承构件为了实施再热处理被浸入控温池中。
9.按照权利要求8所述的方法，其中，所述控温池设置有包含聚乙二醇或聚乙二醇醚的浸池介质。
10.按照权利要求8或9所述的方法，其中，所述轴承构件在浸入所述控温池之前浸入另一池中，该另一池包含有与所述控温池一致的浸池介质。
11.按照权利要求8至10之一所述的方法，其中，在所述轴承构件浸入所述另一池或控温池之前，所述轴承构件通过脱水液体进行处理。
12.按照前述权利要求之一所述的方法，其中，所述轴承构件在再热处理之后被防腐介质润湿。
13.按照权利要求12所述的方法，其中，在所述轴承构件的表面温度降低至最低温度以下之前，所述轴承构件被防腐介质润湿。
14.按照前述权利要求之一所述的方法，其中，所述方法借助发蓝处理和磷化处理的组合设备实施。
15.按照前述权利要求之一所述的方法，其中，所述轴承构件涉及滚动轴承的内圈、外圈或滚动体。
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