СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛЕЦ ПОДШИПНИКОВ Российский патент 1999 года по МПК F16C33/61 F16C33/64 B23K28/02 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении подшипников качения.

Известен способ изготовления колец подшипников из ободранного горячекатаного прутка стали ШХ15, при котором вначале получают полуфабрикаты в виде толстостенных кольцевых поковок путем нагрева в индукционной установке до ковочной температуры с последующей отрубкой цилиндрической заготовки, осадкой и обратным выдавливанием толстостенного стакана с дном, которое затем просекается [Рождественский Ю.Л. Прогрессивные методы изготовления заготовок колец подшипников. "Труды института", М., ВНИПП, 1963, N 3 (35); Львов Д.С., Рождественский Ю.Л., Черменский О.Н. Горячая штамповка заготовок колец подшипников качения на прессе "Гатебур". "Труды института", М., ВНИПП, 1962, N 1 (29)]. После этого полученные кольцевые поковки отправляются на прецизионную раскатку с последующим шлифованием основных поверхностей. В результате получаемая макростуктура колец подшипников имеет поперечное расположение волокон металла на дорожках качения с небольшим углом наклона. Данный способ частично способствует повышению надежности колец в эксплуатации, однако не позволяет исключить выход торцов волокон металла на рабочую поверхность деталей, что вызовет уменьшение контактной выносливости дорожек качения колец подшипников, особенно для теплостойких подшипниковых сталей (типа ШХ15), обладающих повышенной анизотропией. Кроме того, недостатком указанного способа является низкий коэффициент использования материала, равный 0,5.

В основу изобретения поставлена задача повышения долговечности изделия и экономии материала.

Поставленная задача решается тем, что заготовку кольца получают путем навивки прутка нужного диаметра в кольцо, имеющее размеры максимально приближенные к готовой детали, затем концы заготовки сваривают, например, диффузионной сваркой в вакууме с нагревом ТВЧ. Тем самым, на рабочей поверхности кольца подшипника сохраняются слои металла с продольными макроволокнами исходного проката с углом наклона, близким 0^o, по отношению к рабочей поверхности. Это многократно повышает контактную выносливость рабочей поверхности кольца подшипника и, следовательно, увеличивает долговечность изделия. Кроме того, отсутствие отходов повышает коэффициент использования материала до 0,99.

Для снижения трудоемкости сварки и ускорения процесса, вначале выполняют сварку срезанных на ус концов заготовки с помощью контактной точечной сварки, тем самым получают замкнутый электрический контур. Это важное условие позволяет осуществить прямой индукционный нагрев заготовки, что сокращает время основной сварки более чем в десять раз. Затем производят диффузионную сварку с нагревом ТВЧ в оптимальных условиях. После этого полученные кольцевые заготовки подвергают механической обработке (прецизионной раскатке с последующим шлифованием основных поверхностей).

Способ осуществляется следующим образом. Из прутка нужного диаметра высоколегированной стали, например ШХ15, навивкой и последующей резкой, либо наоборот, получают незамкнутую кольцевую заготовку с концами, срезанными на ус. Затем концы заготовки сваривают с помощью контактной точечной сварки. Окончательное соединение производят диффузионной сваркой в вакууме с нагревом ТВЧ на режимах: температура 1050 - 1100^oC; время 30 - 40 с; остаточное давление в вакуумной камере не выше 10^-1 мм рт.ст.

После этого полученные кольцевые заготовки подвергают прецизионной раскатке с последующим шлифованием основных поверхностей.

Все операции можно производить на серийном металлообрабатывающем оборудовании с использованием серийного генератора ТВЧ.

Предлагаемый способ обеспечивает значительное увеличение долговечности подшипников качения в результате повышения контактной выносливости дорожек качения подшипников, что обусловлено выполнением кольца подшипника с наиболее благоприятными параметрами, а именно: на рабочей поверхности сохранены слои металла с продольными макроволокнами исходного проката с углом наклона, близким 0^o, по отношению к рабочей поверхности и исключена возможность выхода торцов волокон на последнюю; повышает коэффициент использования материала до 0,99 за счет исключения отходов; менее трудоемок за счет сокращения количества операций.

Использование: при изготовлении подшипников качения. Сущность: заготовку кольца получают с помощью навивки прутка в кольцо, имеющее размеры, максимально приближенные к готовой детали, затем концы заготовки сваривают, например, диффузионной сваркой в вакууме с нагревом ТВЧ. Тем самым на рабочей поверхности кольца подшипника сохраняются слои металла с продольными макроволокнами исходного проката с углом наклона, близким 0^o, по отношению к рабочей поверхности. Для снижения трудоемкости сварки и ускорения процесса вначале выполняют сварку срезанных на ус концов заготовки с помощью контактной точечной сварки, получают замкнутый электрический контур. Это позволяет осуществить прямой индукционный нагрев заготовки, что сокращает время основной сварки более чем в десять раз. Затем производят диффузионную сварку с нагревом ТВЧ в оптимальных условиях. Технический результат - повышение контактной выносливости рабочей поверхности кольца подшипника, повышение коэффициента использования материала до 0,99.

Способ изготовления колец подшипников, включающий изготовление заготовки кольца с его последующей механической обработкой, отличающийся тем, что заготовку кольца подшипника изготавливают из прутка нужного диаметра путем навивки кольца с концами, срезанными на ус, которые вначале прихватывают контактной точечной сваркой, затем окончательно сваривают диффузионной сваркой в вакууме с нагревом ТВЧ при 1050 - 1100^oC в течение 35 - 40 с, при этом остаточное давление в вакуумной камере не выше 10^-1 мм рт.ст.