CN110939658A - 大型滚动轴承环和制造大型滚动轴承环的方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大型滚动轴承环(1)，即大型滚动轴承的内环(1a)或外环(1b)，所述大型滚动轴承环具有至少0.5m的外直径(2)，由如下钢合金制造，所述钢合金包括：0.45重量％至0.55重量％的碳，0.20重量％至0.40重量％的硅，1.30重量％至1.60重量％的锰，1.80重量％至2.10重量％的铬，0.50重量％至1.20重量％的镍，以及0.10重量％至0.40重量％的钼。此外，本发明涉及一种用于制造大型滚动轴承环(1)的方法以及将钢合金用于制造大型滚动轴承环1的应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种大型滚动轴承环，即大型滚动轴承的内环或外环。此外，本发明也涉及一种用于制造大型滚动轴承环的方法以及将钢合金用于制造大型滚动轴承环的应用。
背景技术
大型滚动轴承环具有至少一个外环、内环以及在空间上设置在其间的滚动体，并且所述大型滚动轴承在现有技术中是众所周知的。大型滚动轴承通常承受高负荷并且具有相对大的至少0.5m至20m的直径。大型滚动轴承的应用领域例如是起重机、挖掘机、竖井钻凿机和隧道掘进机。
例如，DE 20 2011 051 680 U1公开了一种具有外环和内环的大型滚动轴承，其中外环和内环在中间设置有滚动体的条件下可相对于彼此旋转地设置。
通常，大型滚动轴承环由钢合金42CrMo4和50CrMo4制造并且接着表层感应硬化。
发明内容
本发明的目的在于，改进大型滚动轴承环以及用于制造大型滚动轴承环的方法，并且尤其降低制造成本以及改进大型滚动轴承环的材料特性。所述目的通过本发明的实施例的主题来实现。优选的实施方式在后续描述中获悉。
根据本发明的具有至少0.5m的外直径的大型滚动轴承环，即大型滚动轴承的内环或者外环，由钢合金制造，所述钢合金包括0.45重量％至0.55重量％的碳、0.20重量％至0.40重量％的硅、1.30重量％至1.60重量％的锰、1.80重量％至2.10重量％的铬、0.50重量％至1.20重量％的镍以及0.10重量％至0.40重量％的钼。
表述“重量％”表示重量百分比并且用作为化学成分，即用作为用于定量地描述钢合金的组成的物理化学变量。
钢合金的0.45重量％至0.55重量％的碳含量基本上用于实现对于大型滚动轴承环的滚动强度而言必要的硬度。尤其是，钢合金具有大于0.46重量％的碳。钢合金的0.20重量％至0.40重量％的硅含量用于提高大型滚动轴承环的热稳定性。此外，钢合金的1.30重量％至1.60重量％的锰含量用于提高大型滚动轴承环的可硬化性和韧性。钢合金的1.80重量％至2.10重量％的铬含量用于提高大型滚动轴承环的可硬化性。钢合金的0.50重量％至1.20重量％的镍含量用于提高大型滚动轴承环的韧性。此外，钢合金的0.10重量％至0.40重量％的钼含量用于提高可硬化性和韧性。
钢合金的根据本发明的合金组成设定大型滚动轴承环的结合与之相协调的热处理所需的特性，并且实现在整个制造方法中制造成本的降低。锰、铬和钼提高钢合金的可硬化性。此外，钢合金的0.10重量％至0.40重量％的钼含量降低钢合金中的偏析并从而提高钢合金的均匀性。硅除了可硬化性之外还提高钢合金的耐温性。镍通过混合晶体硬化提高钢合金的可硬化性和基本强度。
优选地，大型滚动轴承环具有至少0.7m至最多5m的外直径。尤其是，大型滚动轴承环的外直径为1m至3.5m。
优选地，大型滚动轴承环具有至少0.1m至最多0.3m的径向壁厚。尤其是，大型滚动轴承环的径向壁厚为0.15m至0.25m。
此外优选地，大型滚动轴承环具有感应硬化的边缘层。换言之，大型滚动轴承环至少部分地或者完全地表层感应硬化。感应硬化实现大型滚动轴承环的有针对性的表面区域的感应硬化。在表面区域感应加热之后，有针对性的淬火能够通过油或者油雾或者水或者水雾来进行。替选地，淬火自动地通过将热量导出到大型滚动轴承环的未被加热的内部区域的其余部分中来进行。
尤其是，感应硬化的边缘层为至少2mm至最多12mm。边缘层能够借助于光学显微镜或者通过电子显微镜来测量。
本发明包括如下技术教导：感应硬化的边缘层具有至少650HV的硬度。因此，根据维氏方法进行边缘层的硬度测量。尤其是，维氏硬度的硬度值在测试力为10公斤并且负荷时间为15秒时为至少650HV。
优选地，钢合金在-40℃时具有至少27J的缺口冲击弯曲功。在-40℃时至少27焦耳的缺口冲击弯曲功主要通过钢合金中的镍的合金含量设定。缺口冲击弯曲功在缺口冲击弯曲试验中确定并且用作为材料抵抗冲击式的动态应力的抵抗能力的量度。
按照根据本发明的用于制造具有至少0.5m的外直径的大型滚动轴承环即大型滚动轴承的内环或者外环的方法，首先由钢合金构成大型滚动轴承环并且接着至少将其硬化和回火，所述钢合金包括0.45重量％至0.55重量％的碳、0.20重量％至0.40重量％的硅、1.30重量％至1.60重量％的锰、1.80重量％至2.10重量％的铬、0.50重量％至1.20重量％的镍以及0.10重量％至0.40重量％的钼。
硬化的钢材料的硬化和回火是热处理，所述热处理用于设定大型滚动轴承环的特性，尤其用于设定大型滚动轴承环针对下游的加工过程的特性。通过热处理均匀化大型滚动轴承环。
优选地，大型滚动轴承环在回火之后表层感应硬化。大型滚动轴承环的表层感应硬化相对于表面硬化的大型滚动轴承环降低了生产成本。然而，设置用于进行感应硬化的工件相对于应当产生表面硬化的工件必须具有更均匀的组织，以便在边缘层区中构成均匀的宏观的应力状态，并从而降低由于不均匀性引起的开裂风险。此外优选地，大型滚动轴承环在表层感应硬化之后机械地再加工，尤其硬车削和/或硬磨削和/或抛光。至少抛光滚动面，以便提高大型滚动轴承的承载能力，所述滚动面设置用于容纳在大型滚动轴承环处的滚动体。
根据本发明，提出将钢合金用于制造具有至少0.5m的外直径的大型滚动支承环的应用，所述钢合金包括0.45重量％至0.55重量％的碳、0.20重量％至0.40重量％的硅、1.30重量％至1.60重量％的锰、1.80重量％至2.10重量％的铬、0.50重量％至1.20重量％的镍以及0.10重量％至0.40重量％的钼。优选地，钢合金设置用于表层感应硬化。
附图说明
其它改进本发明的措施接下来共同地通过根据附图对本发明的三个优选的实施例的描述来详细说明。在此示出：
图1示出根据第一实施方式的大型滚动轴承环的强烈简化的示意性剖视图，
图2示出根据第二实施方式的大型滚动轴承环的极其简化的示意性剖视图，
图3示出根据第三实施方式的大型滚动轴承环的极其简化的示意性剖视图。
具体实施方式
图1、图2和图3示出大型滚动轴承的相应的根据本发明的大型滚动轴承环1，其中相应的大型滚动轴承环1具有超过0.5m即1m的外直径2。此外，相应的大型滚动轴承环1由钢合金制造，其中所述钢合金具有0.45重量％至0.55重量％的碳、0.20重量％至0.40重量％的硅、1.30重量％至1.60重量％的锰、1.80重量％至2.10重量％的铬、0.50重量％至1.20重量％的镍以及0.10重量％至0.40重量％的钼。
该合金组成的优点是，在热处理的过程中降低临界的淬火速度以达到所需的硬度，这引起改进的调质结果。由此产生改进的组织均匀性以及小的翘曲，因为能够更温和地淬火。由此也减少了其它矫正工艺以及加工余量。
相应的大型滚动轴承环1的径向壁厚3为0.2m。大型滚动轴承环1的所有实施例具有感应硬化的边缘层4。感应硬化的边缘层4为8mm并且具有至少650HV的硬度。
根据图1，边缘层4构成在大型滚动轴承环1的整个表面上。大型滚动轴承环1在此是大型滚动轴承的内环1a，其中大型滚动轴承的——在此未示出的——滚动体设置用于，贴靠在内环1a的外环周面上并且径向地在内环1a和——在此未示出的——外环之间滚动。
根据图2，边缘层4构成在大型滚动轴承环1的外环周面上。大型滚动轴承环1在此是大型滚动轴承的内环1a，其中大型滚动轴承的——在此未示出的——滚动体设置用于，贴靠在内环1a的外环周面上并且径向地在内环1a和——在此未示出的——外环之间滚动。
在图3中，边缘层4构成在大型滚动轴承环1的内环周面上。大型滚动轴承环1在此是大型滚动轴承的外环1b，其中大型滚动轴承的——在此未示出的——滚动体设置用于，贴靠在外环1b的内环周面上并且径向地在外环1b和——在此未示出的——内环之间滚动。
附图标记列表
1 大型滚动轴承环
1a 内环
1b 外环
2 外直径
3 壁厚
4 边缘层
Claims (10)
1.一种大型滚动轴承环(1)，即大型滚动轴承的内环(1a)或外环(1b)，所述大型滚动轴承环具有至少0.5m的外直径(2)，由如下钢合金制造，所述钢合金包括：
0.45重量％至0.55重量％的碳，
0.20重量％至0.40重量％的硅，
1.30重量％至1.60重量％的锰，
1.80重量％至2.10重量％的铬，
0.50重量％至1.20重量％的镍，以及
0.10重量％至0.40重量％的钼。
2.根据权利要求1所述的大型滚动轴承环(1)，
其特征在于，设有至少0.7m至最多5m的外直径(2)。
3.根据上述权利要求中任一项所述的大型滚动轴承环(1)，
其特征在于，设有至少0.1m至最多0.3m的径向壁厚(3)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的大型滚动轴承环(1)，
其特征在于，设有感应硬化的表层(4)。
5.根据权利要求4所述的大型滚动轴承环(1)，
其特征在于，所述感应硬化的边缘层(4)为至少2mm至最多12mm。
6.根据权利要求4或5所述的大型滚动轴承环(1)，
其特征在于，所述感应硬化的边缘层(4)具有至少650HV的硬度。
7.根据上述权利要求中任一项所述的大型滚动轴承环(1)，
其特征在于，所述钢合金在-40℃具有至少27J的缺口冲击弯曲功。
8.一种用于制造大型滚动轴承环(1)即大型滚动轴承的内环(1a)或外环(1b)的方法，所述大型滚动轴承环具有至少0.5m的外直径(2)，其中首先由如下钢合金构成所述大型滚动轴承(1)并且接着对其至少硬化和回火，所述钢合金包括：
0.45重量％至0.55重量％的碳，
0.20重量％至0.40重量％的硅，
1.30重量％至1.60重量％的锰，
1.80重量％至2.10重量％的铬，
0.50重量％至1.20重量％的镍，以及
0.10重量％至0.40重量％的钼。
9.根据权利要求8所述的方法，
其特征在于，将所述大型滚动轴承环(1)在所述回火之后表层感应硬化以及最后机械地再加工。
10.一种将钢合金用于制造具有至少0.5m的外直径的大型滚动轴承环(1)的应用，所述钢合金包括：
0.45重量％至0.55重量％的碳，
0.20重量％至0.40重量％的硅，
1.30重量％至1.60重量％的锰，
1.80重量％至2.10重量％的铬，
0.50重量％至1.20重量％的镍，以及
0.10重量％至0.40重量％的钼。
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