CS261694B1 - A method of treating surface and subsurface layers of rolling contact surfaces - Google Patents

A method of treating surface and subsurface layers of rolling contact surfaces Download PDF

Info

Publication number
CS261694B1
CS261694B1 CS877990A CS799087A CS261694B1 CS 261694 B1 CS261694 B1 CS 261694B1 CS 877990 A CS877990 A CS 877990A CS 799087 A CS799087 A CS 799087A CS 261694 B1 CS261694 B1 CS 261694B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
range
contact surfaces
rolling contact
subsurface layers
vapors
Prior art date
Application number
CS877990A
Other languages
Czech (cs)
Slovak (sk)
Other versions
CS799087A1 (en
Inventor
Vladimir Ing Mruz
Jozef Doc Ing Csc Hancin
Milan Rndr Ferdinandy
Jozef Ing Krao
Dusan Ing Liska
Ivan Pecar
Tibor Sirila
Pavel Ing Csc Stolar
Jiri Ing Csc Halasek
Original Assignee
Vladimir Ing Mruz
Jozef Doc Ing Csc Hancin
Ferdinandy Milan
Jozef Ing Krao
Liska Dusan
Ivan Pecar
Tibor Sirila
Stolar Pavel
Halasek Jiri
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vladimir Ing Mruz, Jozef Doc Ing Csc Hancin, Ferdinandy Milan, Jozef Ing Krao, Liska Dusan, Ivan Pecar, Tibor Sirila, Stolar Pavel, Halasek Jiri filed Critical Vladimir Ing Mruz
Priority to CS877990A priority Critical patent/CS261694B1/en
Publication of CS799087A1 publication Critical patent/CS799087A1/en
Publication of CS261694B1 publication Critical patent/CS261694B1/en

Links

Landscapes

  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

Podstata spósobu úpravy kontaktných plóch odvalovania spočívá v tom, že činné časti súčiiastok z ložiskovej ocele alebo ocele triedy 12, 17 a 19 žíhaných na mdkko, připadne zušlachtených s antirefloxnoh vrstvou, sú po zakalení laserovým lúčom leštěné na drsnost Ra = 0,4 až 0,2 μΐη, zai čím sú nasledne vytvárané tvrdé oteruvzdorné vrstvy na báže TiN, TiC, Ti (CN), připadne WC metodou reaktívneho iónového platova- mia.The essence of the method of treating rolling contact surfaces is that the active parts of bearing steel or steel grade 12, 17 and 19 annealed, optionally treated with an antireflox layer, are polished to roughness Ra = 0.4 to 0 after laser beam turbidity. , 2 μΐη, whereby the hard abrasion resistant layers of TiN, TiC, Ti (CN) are formed, eventually by the method of reactive ion plating.

Description

Vynález sa týká spůsobu úpravy povrchových a podpovrchových vrstiev u kontaktných ploch odvalovania tepelným spracovaním laserovým lúčom a metodou reaktívneho iónového platovania.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method of treating surface and subsurface layers in contact surfaces of a rolling by laser beam heat treatment and a reactive ion plating method.

Pre niektoré případy v procese odvialovania je nutné zabezpečit ložiska s vysokou dobou životnosti (například uloženia u vrtných súprav]· Z tohoto hladiska sa ako důležité časti pre zvýšenie odolnosti voči kontaktně] únavě javia podpovrchová oblast a povrch, kde dochádza najčastejšie k vzniku poškodenia.For some cases in the rolling process it is necessary to provide bearings with a long lifetime (eg bearings in drilling rigs). From this point of view, the subsurface area and surface where damage occurs most often appear to be important to increase contact fatigue resistance.

Pre výpočet hlavných charakteristik kontaktných pámerov pri odvalovaní sa používajú zjednodušené Hertzové vztahy, na základe ktorých je možné stanovit maximálně normálně napatie (6 max), maximálně jednosměrné smykové napatie (τ max] a maximálnu změnu striedavého smykového napatia (Δτ max). Maximum obidvoch zložiek smykového napatí sa nachádza v určitej híbke pod povrchom.Simplified Hertz relations are used to calculate the main characteristics of the contact beams during rolling, based on which the maximum normal stress (6 max), the maximum unidirectional shear stress (τ max) and the maximum change in alternating shear stress (Δτ max) can be determined. shear stress is located at a certain depth below the surface.

Vačšina odborníkov sa zhoduje v tom, že smykové napátia sú nebezpečné pre vznik •lomov alebo trhliniek, a že pásmo· pod povrchom, v ktorom sa tvoria únavové mikrotrhlinky je od 0,003 až do> 0,145 mm v závislosti od velkosti zaťaženia. Pitting vzniká přelomením povrchu do miest podpovrchových trhliniek, ktoré sú najbližšie k povrchu.Most experts agree that shear stresses are dangerous for fractures or cracks, and that the zone below the surface in which the fatigue micro-cracks are formed is from 0.003 to> 0.145 mm depending on the size of the load. Pitting is caused by breaking the surface to the points of subsurface cracks that are closest to the surface.

Okrem toho na samotnom povrchu dochádza najčastejšie k týmto formám poškodenia:In addition, the following forms of damage occur most frequently on the surface itself:

a) opotrebenie(a) wear

b) zadieranie (nanášanie materiálu)b) seizure (material deposition)

c) trvalé odtlačky(c) permanent impressions

e) prehriatie(e) overheating

f) odlupovanle(f) peeled

V súčasnosti je známých viac metod a technologií úpravy kontaktných ploch odvalovania. Najznámejšie sú povrchové kalenie, cementácia a indukčně kalenie. Nevýhodou týchto metod je:More methods and technologies of rolling contact surface treatment are now known. The best known are surface hardening, cementation and induction hardening. The disadvantage of these methods is:

— nerovnoměrný ohřev· — bortenie a vznik ovality — ťažko reprodukovatelné výsledky v prevádzke — vysoká miestna koncentrácia napatia s akútnym nebezpečenstvom vzniku prasklin — vysoká citlivost na změnu vonkajších podmienok (ohřev, ochladzovanie).- Uneven heating · - Collapse and ovality - Hardly reproducible results in operation - High local stress concentration with acute risk of cracking - High sensitivity to changes in external conditions (heating, cooling).

Vyššie uvedené nedostatky rieši spůsob úpravy kontaktných plůch odvalovania podlá vynálezu, ktorého podstatou je, že plocha odvalovania súčiastok z materiálov ložisková ocel, ocele triedy 12, 17 a 19 Žíhaných na makko pokrytá antireflexným povlakom sa ozařuje laserovým lúčom pod uhlom dopadu lúča v rozsahu od 85° do 95°, pri plošnej hustotě výkonu v rozsahu 103 až 10B Wcm'2 a hustotě energie v rozsahu 10.106 až 150.10e MJm-2, pričom sa stopa působenia lúča překrývá v rozsahu 0,1 až 0,4 mm a takto· upravená plocha sa následné leští na drsnost povrchu Ra — 0,4 až 0,2 ^m, za čím sa na takto připravený povrch působí plazmou tvořenou parami titánu a reaktívneho plynu (najčastejšie dusíka, étenu, alebo etínu, alebo· ich zmesou), připadne parami W, za zničeného tlaku z intervalu 10-3 až lO^a.The aforementioned drawbacks are solved by the method of treatment of the rolling contact surfaces according to the invention, which is based on the fact that the rolling surface of the bearing steel materials of steels of classes 12, 17 and 19 opaque coated with antireflective coating is irradiated with a laser beam ° to 95 °, at an area power density in the range of 10 3 to 10 B Wcm a 2 and an energy density in the range of 10 10 6 to 150.10 e MJm -2 , with a trace of overlap between 0.1 and 0.4 mm; and the surface thus treated is then polished to a surface roughness Ra of 0.4 to 0.2 µm, after which the surface thus prepared is treated with a plasma formed by vapors of titanium and reactive gas (most often nitrogen, ethene or ethine, or a mixture thereof) ), eventually by vapors W, at the destroyed pressure from the interval 10 -3 to 10 ^ a.

Uvedený spůsob sa dá výhodné uplatnit pre oběžné dráhy valivých ložísk, ktoré sa využívajú v extrémně namáhavých uloženiach a v uloženiach, ktorých rozoberanie je časovo náročné a velmi prácne. Aj keď metoda je investičně nákladná, výsledný efekt je vyvážený vysokou životnosťou uloženia.This method can be advantageously applied to the raceways of roller bearings, which are used in extremely stressed bearings and in bearings whose dismantling is time-consuming and labor intensive. Although the method is expensive to invest, the resultant effect is balanced by the long life of the bearing.

Predmet vynálezu ilustruje nižšie uvedený příklad.The invention is illustrated by the example below.

Příklad prevedenia:Example:

Na kontaktně plochy odvalovania vo východiskovom stave — ložisková ocel, resp. tr. 12, 17 a 19, žíhaná na makko alebo zušlachtená, sa nanesie antireflexná vrstva. Kontaktně plochy sa zakalia pohybom vzorky, resp. pohybom laserového· lúča kontinuálneho CO2 lasera s nasledovnými parametrami laserovania: výkon lasera 1 kW, fokusacia zrkadlom, pohyb lúča po stykovej ploché na šířku plochy po· celej dlžke styku, pod uhlom dopadu lúča 90° + 5 °, s překrytím spoja kalených stop 0,2 mm, rýchlosťou 1 ni/minPovrchová plocha sa dokončí leštěním — superfinišováním.On contact surfaces of rolling in the initial state - bearing steel, respectively. tr. 12, 17 and 19, annealed or softened, an anti-reflective layer is applied. The contact surfaces become turbid by moving the sample, respectively. by moving the laser beam of the continuous CO2 laser with the following laser parameters: laser power 1 kW, focusing mirror, beam moving across the contact flat to the width of the surface over the entire contact time, at 90 ° + 5 ° beam incident angle, , 2 mm, at a speed of 1 µL / min. The surface is completed by polishing - superfinishing.

Na takto připravený povrch sú vytvárané tvrdé a oteruvzdorné vrstvy, například TiN, ktorého technologický postup přípravy je nasledovný:Hard and abrasion resistant layers, such as TiN, are formed on the surface prepared in this way, the technological preparation of which is as follows:

Po očistění súčiastky, ktorá je na zápornom potenciáli do 5 kV v tlejivom argonu pri tlaku 2 Pa po dobu minimálně 30 minút je do vákuovej komory pomocou elektronolúčového zdroja odpařovaný titán pri výkone 2 kW. Súčasne sa do· vákuovej komory napúšťa· dusík na tlak 0,1 Pa, ktorý sa v komoře štiepi za vzniku vrstvy TiN, ktorej hrubka nemá byť vfičšia než 3,0 μτα.After cleaning the component, which is at a negative potential of up to 5 kV in glaring argon at a pressure of 2 Pa for at least 30 minutes, the titanium is evaporated to the vacuum chamber by means of an electron beam source at a power of 2 kW. At the same time, nitrogen is introduced into the vacuum chamber at a pressure of 0.1 Pa, which is split in the chamber to form a TiN layer whose thickness should not be greater than 3.0 μτα.

Uvedený vynález je možné využit hlavně v obore valivých ložísk v extrémně namáhaných uloženiach. V ostatných oboroch u súčiastok, u ktorých dochádza v procesoch odvalovania k velmi silnému namáhaniu na stykových plochách.The present invention can be used mainly in the field of rolling bearings in extremely stressed bearings. In other fields, parts with very high stresses on the contact surfaces occur in rolling processes.

Claims (1)

PREDMETSUBJECT Sposob úpravy povrchových a podpovrchových vrstiev kontaktných ploch odvalovania súčiastok z materiálov ložisková ocel', ocele triedy 12, 17, 19 žíhaných na niakko alebo zušlachtených laserovo ozářených a následné iónovo plátovaných vyznačený tým, že povrch s antireflexným povlakom sa ožaruje laserovým lúčom pod uhlom dopadu lúča v rozsahu od 85° do 95°, pri plošnej hustotě výkonu v rozsahu 103 až 106 Wcnr2 aMethod of treatment of surface and subsurface layers of contact surfaces of rolling parts of bearing steel materials, steels of classes 12, 17, 19 annealed or refined by laser irradiation and subsequent ion-cladding characterized in that the surface with antireflective coating is irradiated by a laser beam at an incidence angle in the range of 85 ° to 95 °, at an area power density in the range of 10 3 to 10 6 Wcnr 2, and VYNÁLEZU hustotě energie v rozsahu 10.106 až 150. . 10B MJm2, pričom sa stopa působenia lúča prekrýva v rozsahu 0,1 až 0,4 mm a takto upravená plocha sa nasledne leští na drsnost povrchu Ra = 0,4 až 0,2 μΐη, za čím sa na takto připravený povrch působí plazmou tvořenou parami titánu a reaktívneho plynu, najčastejšie dusíka, eténu alebo etínu, alebo ich zmesou, připadne parami W, za zníženého tlaku z intervalu 10 3 až 101 Pa.OF THE INVENTION energy density in the range 10.10 6 to 150.. 10 B MJm 2 , where the trace of the beam overlaps in the range 0.1 to 0.4 mm and the surface treated in this way is then polished to a surface roughness Ra = 0.4 to 0.2 μΐη, after which the surface prepared in this way is applied plasma consisting of vapors of titanium and reactive gas, most often nitrogen, ethene or ethine, or a mixture thereof, or vapors W, under reduced pressure, in the range 10 3 to 10 1 Pa.
CS877990A 1987-11-09 1987-11-09 A method of treating surface and subsurface layers of rolling contact surfaces CS261694B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS877990A CS261694B1 (en) 1987-11-09 1987-11-09 A method of treating surface and subsurface layers of rolling contact surfaces

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS877990A CS261694B1 (en) 1987-11-09 1987-11-09 A method of treating surface and subsurface layers of rolling contact surfaces

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS799087A1 CS799087A1 (en) 1988-07-15
CS261694B1 true CS261694B1 (en) 1989-02-10

Family

ID=5429925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS877990A CS261694B1 (en) 1987-11-09 1987-11-09 A method of treating surface and subsurface layers of rolling contact surfaces

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS261694B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CS799087A1 (en) 1988-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3832219A (en) Methods of treating steel surfaces to modify their structure
Kononenko et al. Laser ablation and micropatterning of thin TiN coatings
Neves et al. Efficiency of the laser texturing on the adhesion of the coated twist drills
Abrorov et al. Method of thermal treatment of saw disk teeth of fiber-processing machines by laser quenching
CN110052779B (en) High-performance surface composite strengthening method for shaft parts
CN1504584A (en) Laser Toughening Method of Interface Between Metal Substrate and Coating Layer
JP4087349B2 (en) Pulse laser surface treatment method
CS261694B1 (en) A method of treating surface and subsurface layers of rolling contact surfaces
Ion et al. Laser surface modification of a 13.5% Cr, 0.6% C steel
US9028627B2 (en) Method for case hardening a component by means of oil jets and device for carrying out said method
Yao et al. Laser surface hardening
RU2117073C1 (en) Method of modifying titanium alloy surface
Dai et al. Study of laser surface texturing on the adhesion properties of SHF-2D epoxy zinc paint
Chen et al. Influence of carbon pre-coating prior to laser deposition on rolling contact fatigue of gray cast iron
Celis et al. Potential of photon and particle beams for surface treatment of thin ceramic coatings
Chabrol et al. Residual stresses induced by laser surface treatment
Lanagan et al. Surface engineering of titanium with glow discharge plasma
Kolozsvary The study of surface fatigue in sliding wear
Biryukov Increasing the wear resistance of gears during laser hardening
Masse et al. Laser surface nitriding of Ti-6A1-4V titanium alloy
KR100251266B1 (en) Fatigue Strength Treatment Method
SU1475975A1 (en) Method of chemical-thermal laser treatment of steel articles
Panin et al. Zr+ ion beam surface irradiation for improving fatigue durability of 12Cr1MoV and 30CrMnSiNi2 structural steels
Alisin Laser heat treatment effect on fatigue of hinged cantilever beams
RU2066705C1 (en) Process of hardening of surfaces of articles in vacuum