CN105422637A - 一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法 - Google Patents

Abstract

一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法。本发明属于轴承结构设计领域，特别涉及一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法。本发明目的是为了解决现有M50NiL材料轴承在使用初期发生引导面磨损以及使用寿命不长的问题。方法：一、在终磨滚道操作前，多弧离子镀设备，用沉积的方式在轴承引导面上制备TiN涂层，密封的炉体内填充N₂和Ar气，设置炉体内气压为0.4Pa～0.6Pa，炉温为280～300℃，以Ti靶为阳极，待加工M50NiL材料轴承为阴极，通电，通电电流为60A～80A，得到TiN涂层厚度为3μm～5μm的M50NiL材料轴承。

Description

一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法

技术领域

本发明属于轴承结构设计领域，特别涉及一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法。

背景技术

目前，航空发动机主轴轴承要求使用寿命越来越高，现国内成熟应用的GCr15、8Cr4Mo4V等材料已经不能满足其寿命要求，因此，具有更高疲劳寿命的M50NiL(国产牌号G13Cr4Mo4Ni4V)被大范围使用。

现有加工M50NiL材料作为轴承引导面的工艺过程如下：均粗磨平面——退磁——粗磨引导面——粗磨内径——粗磨挡边——粗磨滚道——车槽——车台阶——车斜面——钻法兰盘孔——去孔两侧锐角——铣法兰盘——去法兰盘倒角——钻挡边斜孔——去挡边孔毛刺——车R槽——车篦齿——硬车倒角——终磨平面——终磨挡边——去挡边锐角——细磨滚道——酸洗——除氢——终磨引导面——精整引导面——抛光引导面——细磨内径——磨外径——退磁——终磨滚道——终磨内径——抛光挡边——去各部锐角——精光饰——探伤——粗研滚道——细研滚道——精研滚道——退磁、清洗、提交。中航工业哈尔滨轴承有限公司在采用M50NiL材料生产加工航空发动机主轴轴承的过程中，发现M50NiL材料在作为保持架引导面时容易发生套圈与保持架磨损故障。故障原因是M50NiL材料是一种表面渗碳钢，渗碳后材料表面形成较M50钢更为规则并且细小的碳化物，在轴承正常工作过程中，滑油系统中的细小杂质容易对其形成磨料磨损，M50NiL钢表面碳化物容易剥落，最终导致套圈磨损故障。

发明内容

本发明目的是为了解决现有M50NiL材料轴承在使用初期发生引导面磨损以及使用寿命不长的问题，而提供一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法。

本发明的一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法按以下步骤进行：

一、在终磨滚道操作前，利用多弧离子镀设备，以沉积的方式在轴承引导面上制备TiN涂层，所述的制备TiN涂层的方法为：在多弧离子镀设备中密封的炉体内填充N₂和Ar气，设置炉体内气压为0.4Pa～0.6Pa，炉温为280～300℃，以Ti靶为阳极，待加工M50NiL材料轴承为阴极，通电，通电电流为60A～80A，得到TiN涂层厚度为3μm～5μm的M50NiL材料轴承；

二、对步骤一得到的TiN涂层厚度为3μm～5μm的M50NiL材料轴承进行检测，当TiN涂层厚度为3μm～5μm的M50NiL材料轴承引导面上TiN涂层努氏硬度大于3000HK，且结合力大于50N时，该产品合格，进行后续操作，否则作为废料处理。

本发明的有益效果：

本发明的在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层技术，在轴承滚道终磨前，对内圈引导保持架的引导面进行TiN涂层，涂层后终磨内滚道，完成内圈的加工，该技术代替了常规钢制套圈引导镀银保持架的结构，在轴承套圈引导面上增加一层TiN抗磨涂层，TiN涂层具有较高的硬度、较低的摩擦副，在工作中可以极大程度上保护M50NiL钢制套圈引导面，避免M50NiL材料轴承保持架与引导面磨损，从而提高轴承的使用寿命和可靠性。

附图说明

图1为本发明轴承剖面示意图；其中1为外圈，2为内圈，3为TiN涂层，4为滚动体，5为保持架；

图2为图1的局部放大图；其中3为TiN涂层。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法按以下步骤进行：

一、在终磨滚道操作前，利用多弧离子镀设备，以沉积的方式在轴承引导面上制备TiN涂层，所述的制备TiN涂层的方法为：在多弧离子镀设备中密封的炉体内填充N₂和Ar气，设置炉体内气压为0.4Pa～0.6Pa，炉温为280～300℃，以Ti靶为阳极，待加工M50NiL材料轴承为阴极，通电，通电电流为60A～80A，得到TiN涂层厚度为3μm～5μm的M50NiL材料轴承；

二、对步骤一得到的TiN涂层厚度为3μm～5μm的M50NiL材料轴承进行检测，当TiN涂层厚度为3μm～5μm的M50NiL材料轴承引导面上TiN涂层努氏硬度大于3000HK，且结合力大于50N时，该产品合格，进行后续操作，否则作为废料处理。

本实施方式的在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层技术，在轴承滚道终磨前，对内圈引导保持架的引导面进行TiN涂层，涂层后终磨内滚道，完成内圈的加工，该技术代替了常规钢制套圈引导镀银保持架的结构，在轴承套圈引导面上增加一层TiN抗磨涂层，TiN涂层具有较高的硬度、较低的摩擦副，在工作中可以极大程度上保护M50NiL钢制套圈引导面，避免M50NiL材料轴承保持架与引导面磨损，从而提高轴承的使用寿命和可靠性。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中炉体内气压为0.5Pa。其他步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一中炉温为285～295℃。其他步骤及参数与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一中炉温为290℃。其他步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤一中通电电流为65A～75A。其他步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤一中通电电流为70A。其他步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤一中TiN涂层厚度为3.5μm～4.5μm。其他步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤一中TiN涂层厚度为4μm。其他步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。

用以下试验验证本发明的有益效果：

试验一：本试验的一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法按以下步骤进行：

一、在终磨滚道操作前，利用多弧离子镀设备，以沉积的方式在轴承引导面上制备TiN涂层，所述的制备TiN涂层的方法为：在多弧离子镀设备中密封的炉体内填充N₂和Ar气，设置炉体内气压为0.5Pa，炉温为290℃，以Ti靶为阳极，待加工M50NiL材料轴承为阴极，通电，通电电流为70A，得到TiN涂层厚度为3μm的M50NiL材料轴承；

二、对步骤一得到的TiN涂层厚度为3μm的M50NiL材料轴承进行检测，TiN涂层厚度为3μm的M50NiL材料轴承引导面上TiN涂层努氏硬度大于3000HK，且结合力大于50N时，该产品合格。

试验二：本试验的一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法按以下步骤进行：

一、在终磨滚道操作前，利用多弧离子镀设备，以沉积的方式在轴承引导面上制备TiN涂层，所述的制备TiN涂层的方法为：在多弧离子镀设备中密封的炉体内填充N₂和Ar气，设置炉体内气压为0.5Pa，炉温为290℃，以Ti靶为阳极，待加工M50NiL材料轴承为阴极，通电，通电电流为70A，得到TiN涂层厚度为4μm的M50NiL材料轴承；

二、对步骤一得到的TiN涂层厚度为4μm的M50NiL材料轴承进行检测，TiN涂层厚度为4μm的M50NiL材料轴承引导面上TiN涂层努氏硬度大于3000HK，且结合力大于50N时，该产品合格。

试验三：本试验的一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法按以下步骤进行：

一、在终磨滚道操作前，利用多弧离子镀设备，以沉积的方式在轴承引导面上制备TiN涂层，所述的制备TiN涂层的方法为：在多弧离子镀设备中密封的炉体内填充N₂和Ar气，设置炉体内气压为0.5Pa，炉温为290℃，以Ti靶为阳极，待加工M50NiL材料轴承为阴极，通电，通电电流为70A，得到TiN涂层厚度为5μm的M50NiL材料轴承；

二、对步骤一得到的TiN涂层厚度为5μm的M50NiL材料轴承进行检测，TiN涂层厚度为5μm的M50NiL材料轴承引导面上TiN涂层努氏硬度大于3000HK，且结合力大于50N时，该产品合格。

(一)对试验一至三制备的TiN涂层厚度为5μm的M50NiL材料轴承在双转子试验器进行试验50h性能试验和3次30s断油试验，试验后轴承状态良好。

Claims (8)

1.一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：

一、在终磨滚道操作前，利用多弧离子镀设备，以沉积的方式在轴承引导面上制备TiN涂层，所述的制备TiN涂层的方法为：在多弧离子镀设备中密封的炉体内填充N₂和Ar气，设置炉体内气压为0.4Pa～0.6Pa，炉温为280～300℃，以Ti靶为阳极，待加工M50NiL材料轴承为阴极，通电，通电电流为60A～80A，得到TiN涂层厚度为3μm～5μm的M50NiL材料轴承；

二、对步骤一得到的TiN涂层厚度为3μm～5μm的M50NiL材料轴承进行检测，当TiN涂层厚度为3μm～5μm的M50NiL材料轴承引导面上TiN涂层努氏硬度大于3000HK，且结合力大于50N时，该产品合格，进行后续操作，否则作为废料处理。

2.根据权利要求1所述的一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法，其特征在于步骤一中炉体内气压为0.5Pa。

3.根据权利要求1所述的一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法，其特征在于步骤一中炉温为285～295℃。

4.根据权利要求1所述的一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法，其特征在于步骤一中炉温为290℃。

5.根据权利要求1所述的一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法，其特征在于步骤一中通电电流为65A～75A。

6.根据权利要求1所述的一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法，其特征在于步骤一中通电电流为70A。

7.根据权利要求1所述的一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法，其特征在于步骤一中TiN涂层厚度为3.5μm～4.5μm。

8.根据权利要求1所述的一种在M50NiL材料轴承引导面上增加抗磨涂层的方法，其特征在于步骤一中TiN涂层厚度为4μm。