CN108350945A - 用于生产轴承环的方法和用于生产双列圆锥滚子轴承的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种以减少的成本生产的双列圆锥滚子轴承。一种用于生产双列圆锥滚子轴承的轴承环的方法，包括以下步骤：准备成形体；形成加热区域；冷却；以及去除。在准备成形体的步骤中，准备由钢构成的成形体，成形体具有外圆周表面，外圆周表面具有环形凹槽(19)，环形凹槽具有底表面以用作轴承环的滚道表面(11)。在形成加热区域的步骤中，被布置为面对所述凹槽的部分并且感应加热所述成形体的感应加热线圈沿着所述凹槽的所述圆周方向相对旋转以形成包括所述凹槽(19)的所述底表面的加热区域并将所述加热区域加热到至少A1点的温度。在冷却步骤中，将整个所述加热区域同时冷却至不超过Ms点的温度。在冷却步骤之前、在形成加热区域的步骤之后，所述方法还包括将所述成形体保持在停止加热的状态的步骤。

Description

用于生产轴承环的方法和用于生产双列圆锥滚子轴承的方法
技术领域
本公开涉及用于生产轴承环的方法和用于生产双列圆锥滚子轴承的方法
背景技术
用于风力涡轮发电机的轴承，诸如支撑传递叶片旋转动力的轴的主轴轴承，不仅受到由叶片和转子的重量引起的负载分量的作用，也受到风荷载引起的负载分量的作用。即，除了径向负载之外，轴向负载也作用在轴承上。因此，传统上提出了使用双列圆锥滚子轴承作为风力发电机的轴承(例如参照日本专利公报No.2008-546948)。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利公报No.2008-546948
发明内容
技术问题
如日本专利公报No.2008-546948中公开的，应用于风力发电机的双列圆锥滚子轴承具有带有多个螺栓孔的外环，并且通过插入螺栓孔的螺栓将其固定到风力发电机的壳体。类似地，可以针对双列圆锥滚子轴承的内环形成螺栓孔。
对于这种双列圆锥滚子轴承的外环和内环，采用渗碳钢进行渗碳与淬火工艺，以获得所需的硬度。这是基于以下原因：
为了将双列圆锥滚子轴承正确地固定到相邻部分，需要如上所述形成在外环等中的多个螺栓孔具有高位置精度。因此，在对外环等的热处理完成之后形成螺栓孔可以消除在热处理之前形成螺栓孔的情况下考虑伴随热处理的外环的这种变形的必要性，并且也可以有助于提高工作效率。另一方面，通过热处理而硬度增加的外环等在机械加工性方面受损，因此难以加工。即，使用轴承钢作为外环等的材料并且执行大体的、全部的淬火作为热处理使加工螺栓孔变难。
因此，当渗碳钢用作外环等的材料并且在对应该形成有螺栓孔的区域应用了防渗碳处理的状态下进行渗碳与淬火时，没有进行防渗碳处理的区域可以提高硬度，而经过防渗碳处理的区域被防止硬度增加，因此可以容易地执行渗碳与淬火后的用于形成螺栓孔的工艺。
然而，如果进行如上所述的这种渗碳加热工艺，则包括防渗碳处理的步骤的数量增加到大于典型的淬火工艺，并且加热工艺自身的处理时间也比大体的、全部的淬火时间更长，导致生产成本增加。
本发明是为了解决上述问题而做出的，并且设想了一种以降低的成本生产的双列圆锥滚子轴承。
问题的解决方案
根据本发明的用于生产轴承环的方法是生产双列圆锥滚子轴承的轴承环的方法，包括以下步骤：准备成形体；形成加热区域；将成形体保持在停止加热的状态；冷却；和去除。在准备成形体的过程中，准备由钢构成的成形体，该成形体具有外圆周表面，该外圆周表面具有环形凹槽，该环形凹槽具有用作轴承环的滚道表面的底表面。在形成加热区域的步骤中，将成形体感应加热以形成包括凹槽底表面的加热区域并加热到至少A1点的温度。在冷却步骤中，将整个加热区域同时冷却至不超过Ms点的温度。将成形体保持在停止加热的状态的步骤在冷却步骤之前的形成加热区域的步骤之后进行。在形成加热区域的步骤中，使用所述感应加热线圈，所述感应加热线圈具有允许所述线圈的区域面对所述凹槽并有助于加热所述凹槽的形状以被包括在单个平面中。
根据本公开的用于生产双列圆锥滚子轴承的方法包括以下步骤：准备轴承环；准备圆锥滚子；通过组合轴承环和滚子以组装双列圆锥滚子轴承。轴承环在上述生产轴承环的方法中被生产。
发明的有益效果
因此可以在不会增加生产成本的情况下获得包括具有足够特性的轴承环的双列圆锥滚子轴承。
附图说明
图1是根据第一实施例的双列圆锥滚子轴承的示意图。
图2是沿图1中示出的线II-II所截取的部分截面示意图。
图3是用于说明应用了图1的双列圆锥滚子轴承的风力发电机的示意图。
图4是总体上表示图1所示的双列圆锥滚子轴承和双列圆锥滚子轴承的轴承环的生产方法的流程图。
图5是成形体的示意截面图。
图6是成形体的部分示意截面图。
图7是用于说明淬火硬化步骤的示意图。
图8是沿着图7中示出的线VIII-VIII所截取的示意截面图。
图9是用于说明精加工步骤的示意图。
图10是用于示出第二实施例中的淬火硬化步骤的第一示例的示意图。
图11是用于说明第三实施例的淬火硬化步骤的示意图。
图12是作为比较示例的轴承环的局部截面示意图。
具体实施方式
以下参照附图描述本发明的实施例。在附图中，一致或对应的部件被一致地标识并不冗余地描述。
(第一实施例)
<双列圆锥滚子轴承的配置>将参考图1和2描述根据第一实施例的双列圆锥滚子轴承的结构。
图1和2示出的双列圆锥滚子轴承主要包括：具有环形的用作轴承环的外环2，被设置在外环2的内圆周侧且具有环形的用作轴承环的内环5，用作滚动元件的多个滚子6；以及限定多个滚子6如何被设置的保持架7。在外环2上形成螺栓孔8。螺栓孔8形成为在双列圆锥滚子轴承的推力方向上延伸。此外，外环2具有其上形成有两个滚道表面的内圆周表面。两个滚道表面包括硬化区域15。此外，外环2除了具有硬化区域15的部分是硬度小于硬化区域15的未硬化区域18。
内环5包括两个内环构件3a和3b以及内环间隔件4。两个内环构件3a和3b各自具有环形形状。内环间隔件4具有环形形状，并被设置在内环构件3a和3b之间。内环间隔件4可以被省略。内环构件3a和3b分别具有面对外环2的外圆周表面16，并具有用作滚道表面的底表面的凹槽。即，内环5具有两列凹槽19。从另一角度来看，外圆周表面16表示内环构件3a，3b的沿着滚子6的中心轴线延伸的表面部分。滚子6被设置在与内环5的滚道表面接触的凹槽19中并且还与外环2接触。滚子6是圆锥滚子。在内环5的外圆周面16上，与凹槽19相邻的区域包括从凹槽19的内周面延伸到与凹槽19相邻的区域的硬化区域15，和位于比硬化区域15更远离凹槽19的位置处并且硬度比硬化区域15小的未硬化区域18。如图2所示，内环5的外圆周表面16的与凹槽19相邻的区域是在沿内环5的中心轴线25的方向上夹着凹槽19并且沿着滚子6的中心轴线延伸的区域。从另一角度来看，在内环5的外圆周表面16处，硬化区域15沿凹槽19形成为与环形凹槽19相邻。从另一角度来看，硬化区域15和未硬化区域18之间的边界部分17沿着凹槽19环形布置。硬化区域15形成为从凹槽19的底表面和侧面延伸至外圆周表面16。
作为滚道面的凹槽19的底面与内环5的中心轴线25形成的角度θ至少为40°且不大于50。°进一步，角度θ可以是45。°
<双列圆锥滚子轴承的功能和效果>
在图1和2所示的双列圆锥滚子轴承1中，内环5的外周面16包括未硬化区域18，并且能够容易地执行诸如钻孔未硬化区域18的加工。进一步，外环2同样具有未硬化区域18，并且可以在执行用于形成硬化区域15的热处理之后容易地形成螺栓孔8。
在双列圆锥滚子轴承1中，作为滚道面的槽19的底面与内环5的中心轴线25所形成的角度θ为至少40°且不高于50°，双列圆锥滚子轴承1可以单独提供很大的动作点距离。因此，与将多个圆柱滚子轴承用作主轴的轴承相比，通过将双列圆锥滚子轴承1用作风力涡轮发电机的主轴的轴承，允许风力发电机的主轴的轴承部分在尺寸上较小。
<应用双列圆锥滚子轴承的风力发电机的配置>
参考图3，将描述应用了图1所示的双列圆锥滚子轴承的风力涡轮发电机的配置。
参考图3，风力涡轮发电机机10主要包括主轴22、叶片30、加速齿轮40、发电机50和主轴轴承60。加速齿轮40、发电机50和主轴轴承60被容纳在机舱90内。机舱90由塔架100支撑。即，机舱90被设置在风力涡轮发电机的塔架100的上端。
多个叶片30被附接到连接到主轴22的上端的转子头20。主轴22被支撑在机舱90内。主轴22的旋转通过加速齿轮40被传输给发电机50。
主轴22从转子头20进入机舱90并且连接至加速齿轮40的输入轴。主轴22由主轴轴承60可旋转地支撑。并且主轴22将由接收风力的叶片30产生的旋转扭矩传递到加速齿轮40的输入轴。叶片30将风力转换为旋转扭矩，并将其传递至主轴22。
主轴轴承60以固定的方式设置在机舱90中并且旋转地支撑主轴22。主轴轴承60由图1和图2中所示的双列圆锥滚子轴承1构成。此外，通过将螺栓穿过图2中所示的外环2的螺栓孔8插入，用作主轴轴承60的图1和图2中所示的双列圆锥滚子轴承1被固定到机舱90。
加速齿轮40被设置在主轴22和发电机50之间，将主轴22的旋转速度加速并将其输出到发电机50。作为实例，加速齿轮40由包括行星齿轮、中间轴、高速轴等的齿轮加速机制组成。发电机50连接至加速齿轮40的输出轴61，并且由从加速齿轮40接收的旋转转矩产生电力。发电机50为例如感应发电机。
风力涡轮发电机被配置成能根据相对于固定到地面的塔架100的风向执行使机舱90旋转的偏航运动。优选地，机舱90被旋转使得叶片30侧位于迎风面。
进一步，风力涡轮发电机10可以被配置成通过根据风力的强度改变叶片30相对于风向的角度(下文中称为节距)，以获得适当的旋转。此外，风力涡轮发电机10可以被配置成当开始或停止风力涡轮时相似地控制叶片的节距。进一步，风力涡轮发电机10也可以被配置使得当主轴22被旋转一次的同时，每个叶片30摆动几度。通过这样做，可以调节可以从风中获得的能量的量。例如，对于强风，叶片具有与风向平行设置的风接收表面(也称为机翼表面)，以抑制风力涡轮机的旋转。
<用于生产双列圆锥滚子轴承的轴承环的方法，以及双列圆锥滚子轴承>
将参考图4至图10描述用于生产双列圆锥滚子轴承的方法以及双列圆锥滚子轴承。虽然作为制造轴承圈的方法，主要对生产内环构件3a(见图2)的方法进行说明，但也可以同样地生产内环构件3b(见图2)和外环2。
参考图4，作为根据本实施例的生产内环的方法的步骤(S10)，首先进行成形体准备步骤。在这个步骤(S10)中，钢材具有适于感应淬火的任何组分组成物，例如，准备含有以下各者的钢材：至少0.43质量％且不大于0.65质量％的碳，至少0.15质量％且不大于0.35质量％的硅，至少0.60质量％且不大于1.10质量％的锰，至少0.30质量％且不大于1.20质量％的铬，以及至少0.15质量％且不大于0.75质量％的钼，其余由铁和杂质构成，并且钢材被锻造、车削等，以准备具有对应于内环的期望形状的形状的成形体。更具体地说，准备与内径至少为1000mm的内环的形状对应的成形体。当要生产的内环特别大且要求钢具有更高的淬火性时，除了上述合金组分之外，加入至少0.35质量％且不大于0.75质量％镍的钢材可以被采用。作为满足上述组分组成物的钢，例如可列举JIS SUP13，JIS SCM445，SAE8660H等。
如图5和图6所示，成形体由钢构成，并且具有外圆周表面，该外圆周表面具有环形凹槽19，该环形凹槽19具有作为轴承环的滚道表面11的底表面。进一步，成形体包括多余部分12、13，其中与凹槽19相邻的区域从代表轴承环(或内环构件3b)的外圆周表面的虚线14所指示的位置向外延伸。多余部分12的厚度可以在沿着成形体的中心轴线的方向上被设定为例如1mm以上且5mm以下。多余部分13的厚度可以在垂直于成形体的中心轴线的径向方向上被设定为例如1mm以上且5mm以下。
然后，作为步骤(S20)执行正火步骤。在该步骤(S20)中，将在步骤(S10)中制备的成形体加热到至少A1相变点的温度，然后冷却到低于A1相变点的温度，由此执行正火。此时，正火中的冷却中的冷却速度可以简单地为构成成形体的钢不转变为马氏体的冷却速度，即小于临界冷却速度的冷却速度。当该冷却速度增加时正火后的成形体的硬度变高，而当冷却速率变小时正火后的成形体的硬度变得较低。因此，通过调整冷却速度可以给予成形体所需的硬度。
然后，参考图4，执行淬火硬化步骤。该淬火硬化步骤包括执行感应加热步骤作为步骤(S30)，执行保持加热停止的步骤作为步骤(S35)，和执行冷却步骤作为步骤(S40)。在步骤(S30)，参考图7和8，作为感应加热线圈的线圈121被布置为在滚道表面11(环形区域)的部分处面对成形体，该滚道表面是滚动元件应该滚动的表面。注意，面对滚道表面11并且有助于加热滚道表面11的线圈121的感应加热区域121A被包括在如图7和图8所示的单个平面中。即，线圈121的面对滚道表面11的区域具有包括在单个平面中的平面形状。
然后，从电源(未示出)向线圈121提供高频电流的同时，成形体围绕中心轴线旋转，更具体地，沿箭头α的方向旋转。由此，成形体的包括滚道表面11的表面层区域被感应加热到至少A1点的温度，并且形成了沿着滚道表面11的环形加热区域。此时，利用诸如辐射温度计的温度计122测量滚道表面11的表面的温度并进行控制。进一步，感应淬火的具体条件可以考虑诸如轴承环(成形体)的大小、材料、以及材料的厚度，电源的容量等条件来适当地设定。更具体地，参考图3，例如，当成形体的感应淬火滚道表面11具有2000mm的外径d1、1860mm的内径d2、100mm的宽度t时，成形体的转速可以是30rpm，电源频率可以是3kHz，并且感应加热产生的总热量可以是250kW。
接着，作为步骤(S35)，将在步骤(S30)中形成的具有加热区域的成形体保持在停止加热的状态。步骤(S35)被执行以抑制圆周方向的温度偏差，并且在冷却至Ms点以下的温度之前在感应加热结束后执行该步骤。更具体地，如上所述，对于成形体的形状和加热条件，通过将成形体保持在例如完成加热之后加热停止三秒的状态，可以将加热区域的表面的温度在圆周方向上的温度偏差抑制到大约不超过20℃。
然后，在步骤(S40)中，例如将作为冷却液体的水朝包括在步骤(S30)中形成的加热区域的整个成形体注入，由此将整个加热区域同时冷却到不超过Ms点的温度。由此，加热区域转变成马氏体，并且包括滚道表面11的区域变硬。通过上述过程，执行感应淬火，并完成淬火硬化工序。
然后，作为步骤(S50)执行回火步骤。在该步骤(S50)中，将在步骤(S30)和(S40)中淬火硬化的成形体装入炉中，例如，加热至A1点以下的温度并保持规定时间，由此执行回火。
然后，作为步骤(S60)执行精加工步骤。在该步骤(S60)中，如图9所示，通过去除成形体的多余部分12、13，调整内环构件3a的形状，执行诸如抛光滚道表面11的其他必要的工作或类似的精加工。通过上述过程，完成构成双列圆锥滚子轴承的内环的内环构件3a。内环构件3a具有至少1000mm的内径，并且沿着滚道表面11在圆周方向上具有通过感应淬火而均匀地形成的淬火硬化层。
进一步，内环构件3a在热处理后除去多余部分12、13，以暴露外圆周表面16的与凹槽19相邻的区域处的硬化区域15和未硬化区域18(在图9中，如在凹槽19中所见，外圆周表面的区域位于更靠近内环构件3a的中心轴线)。通过检测内环构件3a具有其中形成有硬化区域15和未硬化区域18的外周表面16，可以容易检测到是否已经通过使用如上所述的根据本公开的轴承环的生产方法生产了内环构件3a。在诸如硬度测量的现有公知的方法中，能够检测在外圆周表面16的与凹槽19相邻的区域是否形成有硬化区域15和未硬化区域18。注意，外圆周表面16的硬化区域15的宽度，即，从凹槽19的开口端到硬化区域15的端部的距离可以设定为2mm以上10mm以下。此外，在图9中，如在凹槽19处所见，仅外圆周表面16的更靠近内环构件3a的中心轴线的区域具有硬化区域15和未硬化区域18二者，并且如在凹槽19处所见，外圆周表面16的位于径向外部的区域仅暴露硬化区域15。然而，在本公开中，暴露硬化区域15和未硬化区域18二者的外圆周表面16的区域可以仅仅是如在凹槽19所见的内环构件3a的位于径向外部的区域，或者可以是如在凹槽19所见的径向外区域和如上所述的更靠近中心轴的区域二者。
注意，在不形成多余部分12、13(见图9)时，在该情况下如上所述执行热处理，然后，如图12所示，在内环构件3a面对外环2(见图2)的表面，即整个外圆周表面16中形成硬化区域15。这是因为多余的部分12、13不存在，并且因此内环构件3a的外圆周表面16通过感应加热被全部加热。
此外，作为步骤(S70)执行组装步骤。在该步骤(S70)中，将如上所述生产的内环构件3a和以与内环3a相同的方式生产的内环构件3b和外环2与作为单独制备的滚动元件的滚子6(图2)、保持架7(见图2)、内环间隔件4(见图2)等组装在一起，由此，如图1和图2所示的双列圆锥滚子轴承被组装。通过上述过程，完成了根据本实施例的用于生产双列圆锥滚子轴承的方法。此外，从另一角度，图1和2所示的用于生产双列圆锥滚子轴承1的方法包括以下步骤：准备轴承环(图2所示的外环2，内环构件3a、3b，内环间隔件4)；准备圆锥滚子6；以及通过组合轴承环和滚子来组装双列圆锥滚子轴承1。轴承环(内环构件3a和3b)在上述生产轴承环的方法中被生产。
根据本实施例，在步骤(S30)中，布置成面对成形体的轨道面11的部分的线圈121沿着成形体的圆周方向相对旋转，由此在成形体上形成加热区域。由此，可使用相对于成形体的外形较小的线圈121，并即使在大尺寸成形体淬火硬化的情况下，也能够抑制淬火装置的生产成本。在本实施例中，进一步，将整个加热区域同时冷却至不超过Ms点的温度。因此，能够形成在圆周方向上均匀的环形淬火硬化区域即硬化区域15，并且残留应力被防止集中在部分区域。
此外，在本实施例中，在步骤(S30)中，使用具有允许线圈具有包括在单个平面中的感应加热区域的形状的线圈121。因此，即使对大小、形状等不同的成形体10(或内环)进行淬火时，也不需要与成形体(或内环)的形状对应的线圈，这可以有助于减少淬火装置的生产成本。此外，在本实施例中，在步骤(S35)中，成形体保持在停止加热的状态。这可以抑制成形体在圆周方向上的温度偏差。
因此，根据本实施的生产内环的方法，当抑制淬火装置的生产成本时，可以通过沿着滚道表面圆周感应淬火均匀地形成淬火硬化层。
此外，根据本实施例的生产滚动轴承的方法，通过沿滚道表面圆周感应淬火形成的包括具有淬火硬化层的轴承环的滚动轴承可以以减少的成本生产。
应注意，尽管在根据本发明的生产轴承环的方法中，步骤(S20)中执行的正火步骤不是必要的步骤，但通过执行该步骤，允许调整诸如JIS SUP13，JIS SCM445，SAE 8660H等钢的成形体的硬度，同时抑制淬火裂纹。
在该步骤(S20)中，硬质颗粒可以与气体一起喷射到成形体上，以在冷却成形体的同时执行喷丸处理。因此，能够在正火时与空气喷射冷却同时进行喷丸处理，并且去除在成形体的表层部分上形成的结垢，并且因结垢的形成导致的内环构件3a的特性的降低、因结垢的形成导致的热导率降低等被抑制。作为硬质粒子(投射材料)，例如可以使用由钢、铸铁等构成的金属粒子。
尽管在上述步骤(S30)中成形体可以旋转至少一次，但是为了通过抑制圆周方向上温度的偏差来实现更均匀的淬火硬化，成形体优选旋转多次。换言之，作为感应加热线圈的线圈121优选地沿着成形体的滚道表面11的圆周方向相对旋转至少两次。由此，通过抑制滚道表面的温度在圆周方向上的偏差，可以实现均匀的淬火硬化。
<上述生产方法的功能和效果>根据本发明的生产轴承环的方法是生产双列圆锥滚子轴承的轴承环的方法，包括以下步骤：准备成形体(S10)；形成加热区域(S30)；将成形体保持在停止加热的状态(S35)；冷却(S40)；和去除(S60)，如上所述。在准备成形体的过程中(S10)，准备由钢构成的成形体，该成形体具有外圆周表面，该外圆周表面具有环形凹槽19，该环形凹槽19具有作为轴承环的滚道表面11的底表面。在形成加热区域(S30)的步骤中，将成形体感应加热以形成包括凹槽19底表面的加热区域并加热到至少A1点的温度。将成形体保持在停止加热(S35)的状态的步骤在冷却步骤(S40)之前、在形成加热区域(S30)的步骤之后进行。在冷却步骤(S40)中，将整个加热区域同时冷却至不超过Ms点的温度。在准备成形体(S10)的步骤中，成形体具有多余部分12、13，该多余部分12、13与凹槽19相邻的区域从轴承环的外圆周表面的位置向外侧延伸。在移除步骤(S60)中，在冷却步骤(S40)之后从成形体去除多余部分12和13。
这允许执行感应加热以选择性地淬火包括凹槽19的底表面的加热区域，以用作构成轴承环的内环构件3a的滚道表面11，并且因此允许轴承环通过与进行伴随防渗碳处理的渗碳热处理时相比更简单的处理，并可以缩短处理所需的时间。这允许轴承环可以以减少的成本生产。
此外，在多余部分12和13存在于与待加热的凹槽19相邻的状态下进行的淬火处理可以降低过热或过冷的可能性，并由此使得凹槽19的开口的端部，即，(拐角)部分连接凹槽19的内周表面和用作轴承环的内环构件3a的外圆周表面，如在没有多余部分12和13的情况下那样。即，在形成加热区域(S30)和冷却步骤(S40)的步骤中，多余部分12和13允许凹槽19周围的均匀加热和冷却状态。从不同的角度来看，多余部分12和13可以抑制由凹槽19周围的质量效应引起的不均匀淬火。
如上所述，在生产轴承环的方法中，如图7等所示，成形体也可以是环形。在准备成形体(S10)的步骤中，成形体的多余部分12、13可以环形地布置，以沿着成形体的中心轴线的方向夹住凹槽19。在这种情况下，多余部分12和13被布置为与凹槽19的整个圆周相邻，这可以抑制凹槽19中的不均匀淬火。
如上所述，在用于生产轴承环的方法中，在准备成形体的步骤(S10)中，成形体的凹槽19的底面与中心轴形成的角度θ(见图2)可以是40°以上且50以下。°在这种情况下，在角度θ落入如上所述的这样的数值范围内的所谓陡峭双列圆锥滚子轴承的轴承环(内环构件3a)中，在与凹槽19相邻的部分和与凹槽19的底面邻接的部分之间的轴承环的外圆周表面进行淬火处理的加热和冷却状态下容易产生差异。因此，用于根据本公开的用于生产轴承环的方法特别有效。
如上所述，在用于生产轴承环的方法中，在准备成形体的步骤(S10)，成形体可以由含有以下各者的钢构成：至少0.43质量％且不大于0.65质量％的碳，至少0.15质量％且不大于0.35质量％的硅，至少0.60质量％且不大于1.10质量％的锰，至少0.30质量％且不大于1.20质量％的铬，以及至少0.15质量％且不大于0.75质量％的钼，其余由铁和杂质组成。
此外，如上所述，在用于生产轴承环的方法中，在准备成形体的步骤(S10)，可以准备成形体，该成形体由含有以下各者的钢构成：至少0.43质量％且不大于0.65质量％的碳，至少0.15质量％且不大于0.35质量％的硅，至少0.60质量％且不大于1.10质量％的锰，至少0.30质量％且不大于1.20质量％的铬，至少0.15质量％且不大于0.75质量％的钼，以及至少0.35质量％且不大于0.75质量％的镍，其余由铁和杂质组成。
具有作为材料的这种组分组成的钢能够通过淬火硬化实现足够高的硬度，并且能够在确保高淬火性的同时抑制淬火裂纹。
现在描述构成成形体的钢的组分范围，即构成要生产的轴承环的钢的组分范围被设定为上述范围的原因。
碳：至少0.43质量％并不多于0.65质量％
碳含量对淬火硬化后轴承环的滚道表面的硬度有显著影响。如果构成轴承环的钢中的碳含量小于0.43质量％，则在淬火硬化之后可能难以给予滚道表面足够的硬度。另一方面，如果碳含量超过0.65质量％，则会发生淬火时发生裂纹(淬火裂纹)。因此，碳含量优选设定为至少0.43质量％且不大于0.65质量％。
硅：至少0.15质量％且不大于0.35质量％
硅有助于提高钢的回火软化抗性。如果构成轴承环的钢中的硅含量低于0.15质量％，则回火软化抗性变得不足，在使用轴承环的期间由于淬火硬化或温度升高后的回火，滚道表面的硬度有可能显著降低。另一方面，如果硅含量超过0.35质量％，淬火之前材料的硬度增加，并且当将材料形成到轴承环中时的冷加工的可加工性可能降低。因此，硅含量优选设定为至少0.15质量％且不大于0.35质量％。
锰：至少0.60质量％并不多于1.10质量％
锰有助于提高钢的淬火性。如果锰含量小于0.60质量％，则该效果不能充分达到。另一方面，如果锰含量超过1.10质量％，淬火之前材料的硬度增加，并且冷加工的可加工性降低。因此，锰含量优选设定为至少0.60质量％且不大于1.10质量％。
铬：至少0.30质量％且不大于1.20质量％。
铬有助于提高钢的淬火性。如果铬含量小于0.30质量％，则该效果不能充分达到。另一方面，如果铬含量超过1.20质量％，则会出现材料成本上升的问题。因此，铬含量优选设定为至少0.30质量％且不大于1.20质量％。
钼：至少0.15质量％且不大于0.75质量％。
钼也有助于提高钢的淬火性。如果钼含量小于0.15质量％，则该效果不能充分达到。另一方面，如果钼含量超过0.75质量％，则会出现材料成本上升的问题。因此，钼含量优选设定为至少0.15质量％且不大于0.75质量％。
镍：至少0.35质量％且不大于0.75质量％
镍也有助于提高钢的淬火性。尽管镍不是构成根据本发明的轴承环的钢中的必需组分，但是在构成轴承环的钢需要特别高的淬火性的情况下，诸如在轴承环的外部形状很大的情况下。如果镍含量小于0.35质量％，则不能充分获得提高淬火性的效果。另一方面，如果镍含量超过0.75质量％，则淬火后的残留奥氏体量增加，这可以导致硬度降低，尺寸稳定性降低等。因此，优选在构成轴承环的钢中添加至少0.35质量％且不大于0.75质量％的范围的镍。
上述用于生产轴承环的方法还包括在形成加热区域的步骤之前对成形体进行正火的步骤。
通过感应淬火将包括滚道表面的区域部分淬火硬化而制成的轴承环必须具有在未淬火区域(即未硬化区域)中也能够确保规定强度的硬度。为了确保未硬化区域的规定的硬度，可以在感应淬火之前对成形体(轴承环)进行完全淬火后再进行回火。然而，当具有较高碳含量和允许高淬火性的组分组成的钢被用作材料时，存在容易发生淬火裂纹的问题。另一方面，在由具有这种组分的钢构成的成形体中，通过正火可以确保足够的硬度。因此，通过预先对高频淬火进行回火处理，代替通过上述淬火回火来确保硬度，能够对未硬化区域供给适当的硬度。
在上述用于生产轴承环的方法中，在正火的步骤中，硬质颗粒可以与气体一起喷射到成形体上，以在冷却成形体的同时执行喷丸处理。
因此，可以在正火时与空气喷射冷却同时执行喷丸处理。因此，由于回火中的加热而在成形体的表面层部分上形成的结垢被去除，抑制了由于形成结垢而导致的轴承环的特性的降低、由于形成结垢等导致的热导率的降低等。
如图1和2所示的生产双列圆锥滚子轴承的方法，包括以下步骤：准备轴承环；准备圆锥滚子；通过组合轴承环和滚子以组装双列圆锥滚子轴承。在上述生产轴承环的方法中，配置轴承环的内环构件3a和3b被生产。因此，可以获得包括具有足够特性的内环构件3a和3b的双列圆锥滚子轴承1，而不会引起诸如淬火裂纹的缺陷或引起增加的生产成本。
(第二实施例)
现在描述作为本发明的另一实施例的第二实施例。根据第二实施例的用于生产内环和滚动轴承的方法基本上与第一实施例的情况类似地执行，并且获得类似的效果。然而，根据第二实施例的用于生产内环和滚子轴承的方法在步骤(S30)中与线圈121的布置与第一实施例的情况不同。
换言之，参考图10，在第二实施例中在步骤(S30)，沿着在成形体的外圆周表面上形成的滚道表面11布置多个(在本实施方式中为六个)线圈121。然后，与第一实施例中所做的相似，从电源(未示出)向线圈121提供高频电流的同时，成形体以箭头α的方向旋转。由此，包括滚道表面11的成形体的表面层区域被感应加热到至少A1点的温度，并且形成了沿着滚道表面11的环形加热区域11A。
因此，通过沿着成形体的圆周方向排列多个线圈121，由此根据第二实施例的滚动轴承的内环的生产方法成为能够通过抑制圆周方向温度的分散实现均匀的淬火硬化的轴承圈的生产方法。为了进一步抑制圆周方向的温度偏差，优选线圈121在成形体的圆周方向上等间隔地放置。
(第三实施例)
现在描述作为本发明的另一实施例的第三实施例。根据第三实施例的用于生产内环和滚动轴承的方法基本上与第一和第二实施例的情况类似地执行，并且获得类似的效果。然而，根据第三实施例的用于生产内环的方法在步骤(S30)中在温度计122的布置与第一和第二实施例的情况不同。
换言之，参照图11，在第三实施例中，在步骤(S30)中，加热区域或滚道表面11在其多个部分(在本实施例中为四个部分)处测量其温度。更具体地，多个温度计122被布置为使得它们在第三实施例中的步骤(S30)中沿着成形体的滚道表面11的圆周方向等距地间隔开。
由于滚道表面11同时在其多个部分沿圆周方向测量其温度，所以在确认在滚道表面11的圆周方向上实现了均匀加热之后，可以通过快速冷却成形体执行淬火硬化。因此，根据第三实施方式的滚动轴承的内环的生产方法，可以在滚道表面11的圆周方向上进一步均匀地进行淬火硬化。
虽然在上述实施例中已经描述了固定线圈121并旋转成形体的情况，但是线圈121可以在固定成形体的同时沿着成形体的圆周方向旋转，或者线圈121可以通过旋转线圈121和成形体来沿着圆周方向被相对地旋转。然而，对于线圈121需要向线圈121供给电流的配线等，因此如上所述固定线圈121通常是合理的。
作为感应加热构件的线圈21在成形体的圆周方向上的长度可以适当地决定，以有效地实现均匀加热，同时可以将其设定为待加热区域的大约1/12的长度，即，例如，相对于成形体(或轴承环)的中心轴线的中心角成为30°的程度的长度。
虽然已经如上描述了本发明的实施例，但是实施例可以进行各种修改。此外，本发明不限于上述实施例的范围。本发明的范围由权利要求的术语限定，并且旨在包括与权利要求的术语等同的含义和范围内的任何修改。
工业实用性
本实施例特别有利地适用于应用于风力涡轮发电机的双列圆锥滚子轴承。
附图标记列表
1:轴承；20：外环；3a，3b：内环构件；4：内环间隔件；5：内环；6：滚子；7：保持架；8：螺栓孔；9：滚道表面；10：风力涡轮发电机；11：滚道表面；12，13：多余部分；14：虚线；15：硬化区域；16：外圆周表面17：边界部分；18：未硬化区域；19：凹槽；20：转子头；22：主轴；25：中心轴线；30：叶片；40：加速齿轮；50：发电机；60主轴轴承；61：输出轴；90：机舱；100：塔架；121：线圈；121A：感应加热区域；122：温度计。

Claims (13)

1.一种用于生产双列圆锥滚子轴承的轴承环的方法，包括以下步骤：
准备成形体，所述成形体由钢构成并且具有外圆周表面，所述外圆周表面具有环形凹槽，所述环形凹槽具有底表面以用作所述轴承环的滚道表面；
形成加热区域，所述加热区域包括所述凹槽的所述底表面，并且通过沿着所述凹槽的圆周方向相对旋转感应加热线圈来将所述加热区域加热到至少A1点的温度，所述感应加热线圈被布置成面对所述凹槽的一部分并且感应加热所述成形体；
同时将整个所述加热区域冷却至不超过Ms点的温度；以及在冷却步骤之前、在形成加热区域的步骤之后将所述成形体保持在停止加热的状态下，
在形成加热区域的步骤中，使用所述感应加热线圈，所述感应加热线圈具有允许所述线圈的面对所述凹槽并有助于加热所述凹槽的区域被包括在单个平面中的形状。
2.根据权利要求1所述的用于生产轴承环的方法，在准备成形体的步骤中，所述成形体包括多余部分，在所述多余部分中的与所述凹槽相邻的区域从所述轴承环的外圆周表面的位置向外延伸，所述方法进一步包括在冷却步骤之后从所述成形体去除所述多余部分的步骤。
3.根据权利要求2所述的用于生产轴承环的方法，其中
所述成形体具有环形，并且
在准备成形体的步骤中，所述成形体的所述多余部分被环形地布置，以在所述成形体的中心轴的方向上夹住所述凹槽。
4.根据权利要求3所述的用于生产轴承环的方法，其中，在准备成形体的步骤中，所述成形体的所述凹槽的所述底表面与所述中心轴形成的角度是40°以上以及50°以下。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于生产轴承环的方法，其中，在形成加热区域的步骤中沿着所述圆周方向布置多个感应加热线圈。
6.根据权利要求5所述的用于生产轴承环的方法，其中，在形成加热区域的步骤中，所述多个感应加热线圈沿着所述圆周方向等间隔地隔开。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于生产轴承环的方法，其中，在形成加热区域的步骤中，所述感应加热线圈沿着所述圆周方向相对旋转至少两次。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的用于生产轴承环的方法，其中，在形成加热区域的步骤中，所述加热区域在其多个部分被测量温度。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的用于生产轴承环的方法，在准备成形体的步骤中，准备所述成形体，所述成形体由含有以下各者的钢构成：至少0.43质量％且不大于0.65质量％的碳、至少0.15质量％且不大于0.35质量％的硅、至少0.60质量％且不大于1.10质量％的锰、至少0.30质量％且不大于1.20质量％的铬，以及至少0.15质量％且不大于0.75质量％的钼，其余由铁和杂质组成。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的用于生产轴承环的方法，在准备成形体的步骤中，准备所述成形体，所述成形体由含有以下各者的钢构成：至少0.43质量％且不大于0.65质量％的碳、至少0.15质量％且不大于0.35质量％的硅、至少0.60质量％且不大于1.10质量％的锰、至少0.30质量％且不大于1.20质量％的铬、至少0.15质量％且不大于0.75质量％的钼，以及至少0.35质量％且不大于0.75质量％的镍，其余由铁和杂质组成。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的用于生产轴承环的方法，进一步包括在形成加热区域的步骤之前对所述成形体进行正火的步骤。
12.根据权利要求11所述的用于生产轴承环的方法，其中，在进行正火的步骤中，硬质颗粒与气体一起喷射到所述成形体上，以在冷却所述成形体的同时执行喷丸处理。
13.一种用于生产双列圆锥滚子轴承的方法，包括以下步骤：
准备轴承环；
准备圆锥滚子；以及
通过组合所述轴承环和所述滚子来组装双列圆锥滚子轴承，
根据权利要求1至12的用于生产轴承环的方法中所生产的所述轴承环。
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