用于制造滑動軸承的軸承殼套的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于制造滑動軸承的軸承殼套的方法，其中，軸承殼套在承載金屬面上通過金剛砂顆粒進行噴砂，以在軸承殼套的經(jīng)噴砂面部上產(chǎn)生殘余壓應力。另外，本發(fā)明還涉及使用這種方法制造的軸承殼套。
【專利說明】用于制造滑動軸承的軸承殼套的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于制造滑動軸承的軸承殼套的方法。本發(fā)明還涉及使用這種方法所制造的軸承殼套。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，在汽車的發(fā)動機中使用的例如雙組分鋁軸承殼套會經(jīng)受疲勞。這樣的軸承殼套包括鋼底和通過輥壓接合工藝施加于鋼底上的軸承金屬層，該軸承金屬層可例如由鋁錫合金構(gòu)成。還可以在鋼底與軸承金屬層之間插入中間金屬層，以提高軸承殼套的機械性能。
[0003]然而，由于這種復合材料的制造工藝以及軸承金屬的機械性能，以這種方式構(gòu)造的軸承殼套對于高達約70兆帕的發(fā)動機中的負載的應力能力會受到限制。
[0004]為了在軸、齒輪、彈簧或連桿中產(chǎn)生增加的疲勞強度，根據(jù)本領(lǐng)域的【背景技術(shù)】，可以通過鋼珠、陶瓷珠和/或玻璃珠來轟擊(所謂的“噴丸”)其表面。由此，在近表面區(qū)域中產(chǎn)生可通過應變硬化而引起增加的疲勞強度的殘余壓應力。
[0005]DD259021A1公開了一種往復式壓縮機驅(qū)動齒輪的徑向軸承。這里描述了設(shè)計成復合式軸承的徑向軸承，其針對幾何形狀進行構(gòu)造，從而通過安裝到殼體中和相應的變形而在滑動層中產(chǎn)生限定的壓縮預張力。以此方式，軸承的韌性得以提高。
[0006]備選地，DE102007028888A1公開了曲軸(即由軸承所支承的部件)的區(qū)域中的目標性機械應變硬化，目的是以此方式增加該部件的強度。因此，這種效果基本上類似于DD259021A的效果，然而與軸承殼套相比，此效果還與由軸承所支承的部件的應變硬化有關(guān)。
[0007]DE102005055708A1涉及一種通過噴砂用磨料顆粒形成腔體的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的旨在開發(fā)一種用于提高滑動軸承殼套的軸承金屬的疲勞強度的方法。
[0009]該目的可通過權(quán)利要求1所記載的方法得到解決。
[0010]因此，在承載金屬面上通過金剛砂顆粒對其它方面已完工的軸承殼套進行噴砂，所述承載金屬面即是軸承殼套的在使用過程中與由軸承所支承的部件相對的面。優(yōu)選地，這里使用了由80% -99%的氧化鋁構(gòu)成的噴砂用金剛砂。根據(jù)莫氏硬度指標，其硬度接近于10。特別地，在通常為彎曲的軸承殼套中，“承載金屬面”是凹面。通過噴砂，在軸承殼套的經(jīng)噴砂的材料中產(chǎn)生了殘余壓應力。
[0011]通過這樣的方法，可通過顆粒沖擊來壓縮滑動軸承面上的軸承殼套(基本上即軸承殼套的軸承金屬)。顆粒會撞擊表面并且由此被反射。以此方式，顆粒至少將一些沖量和動能釋放到軸承殼套上，這會壓縮在表面附近的軸承殼套材料。而且，軸承金屬中局部地建立了應力，與此同時軸承金屬的表面粗糙度略微增加。通過由于噴砂而產(chǎn)生的殘余壓應力，提高了軸承殼套的疲勞強度。
[0012]通過金剛砂進行噴砂的特殊優(yōu)點來自于金剛砂的高硬度(莫氏硬度9)。以此方式，顆粒將由于軸承上的沖擊而僅略微變形，這尤其帶來如下優(yōu)點:相比于較小硬度的顆粒的情況而言，這種顆?？梢詫⒋蟪鲈S多量的動能傳遞到軸承殼套，這帶來對所處理的軸承殼套的硬化的改善。使用噴砂用金剛砂的一個優(yōu)點是耐磨性強，即它可以很容易地再次使用。
[0013]從屬方法權(quán)利要求2描述了優(yōu)選實施方案。
[0014]優(yōu)選地，使用位于2.5巴(bar)與5巴之間的壓力向軸承金屬噴射顆粒。上述壓力是指將空氣(或其他氣體)輸送到含有金剛砂的噴嘴中的壓力。以此方式，實現(xiàn)了極為良好的表面壓縮，由此可以非常有效地產(chǎn)生殘余壓應力，同時相應地使壓力足夠低，以避免由于顆粒過高的沖擊速度而造成的對軸承殼套的損壞或過于粗糙的表面粗糙度。
[0015]本發(fā)明目標的另一個解決方案由根據(jù)權(quán)利要求3的軸承殼套來提供。該軸承殼套具有根據(jù)權(quán)利要求1至2的方法步驟所產(chǎn)生的優(yōu)點。
[0016]優(yōu)選地，在近表面區(qū)域中的軸承金屬當不噴砂時具有約115Hv0.01或更小的硬度，然而，在噴砂區(qū)域中的軸承金屬具有約130Hv0.01或更高的硬度。相對于未經(jīng)噴砂的區(qū)域的硬度而言，這相當于使硬度增加了超過10%，即約13%。以此方式，通過噴砂得到了顯著增加的軸承金屬強度，而沒有必要再使用另外的、缺少成本效益的材料來作為軸承材料。
[0017]而且，已經(jīng)證明，軸承殼套由兩個或多個層構(gòu)成是有利的。這具有如下優(yōu)點，即幾種材料的有利特性可以以此進行組合。特別地，具有高表面強度和疲勞強度的性質(zhì)的金屬可例如用作軸承金屬，而那種硬度盡可能大并且使用壽命盡可能長的材料可以用于基底材料。
[0018]此外，優(yōu)選地將鋁合金(優(yōu)選為鋁錫合金)用作軸承金屬，并且軸承金屬優(yōu)選地通過軋制包覆施加到鋼底上。使用鋁合金作為軸承金屬的優(yōu)點在于:這種材料(特別是鋁錫合金)具有作為軸承金屬的良好特性且輪廓明確。而且，已知并掌握用于制備復合材料(即帶狀物)的工藝、以及用于制造軸承殼套及其表面處理的工藝。
[0019]通過軋制包覆將軸承金屬施加到鋼底上是有利的，因為這是一個以鋼底與鍍層材料之間的良好連接為特征的、具有成本效益的方法，而鋼的特點是高強度、易于加工性和低成本。此外，已經(jīng)證明:當軸承殼套由三層構(gòu)成并且中間層優(yōu)選地由高級鋁或具有Mn、Cu、Ni和/或Si的少數(shù)幾種合金元素的鋁合金構(gòu)成時是有利的。這樣的合金中間層使用在對疲勞強度具有特別高要求的情況中。特別地，中間層也有助于軸承金屬和基底金屬之間的改善性連接。
[0020]本發(fā)明還涉及一種包括用于一個或多個軸承殼套的一個或多個夾持件的裝置，以及一種適于將金剛砂噴射在夾持件中所夾持的軸承殼套上的噴砂裝置。這是有利的，因為其可以執(zhí)行具有針對權(quán)利要求1到2所述的優(yōu)點的方法。而且，由于具有用于執(zhí)行該方法的特定裝置，可以比不具有這種裝置時獲得更高的效率。
【具體實施方式】
[0021]在用于軸承殼套的噴砂裝置(下文將進一步描述)中，對具有AlSn的軸承金屬層的軸承殼套(下文將進一步描述)進行噴砂，所述噴砂裝置具有從噴嘴中射出的金剛砂顆粒。這里，將噴嘴連接到空氣供應機構(gòu)(例如鼓風機)，該空氣供應機構(gòu)在位于2.5巴(bar)至5巴之間的氣壓下釋放空氣，優(yōu)選地在3.0巴至4.0巴的氣壓下釋放空氣。金剛砂顆粒被送入噴嘴，其由氣流攜帶并隨后由氣流噴射向軸承殼套。噴射向軸承殼套的顆粒具有10 μ m至60 μ m的平均直徑。
[0022]金剛砂顆粒撞擊基本上垂直于噴砂方向布置的軸承殼套的軸承金屬，當然噴砂方向與軸承殼套之間的其它任一角度也是可以的。在處理過程中，軸承殼套相對于金剛砂顆粒的顆粒束基本上固定地被夾持住。
[0023]如前所述,將具有AlSn軸承金屬層的軸承殼套用作軸承殼套。軸承金屬層可含有合金元素，例如N1、Mn、S1、Cu、Cr、Zr、V或Mg。然而，這些對于實際效果(即在表面產(chǎn)生殘余壓應力)而言都不是必需的。這種軸承殼套的典型尺寸例如是60mm的直徑以及20mm的軸承寬度。然而，該方法也可以應用于與此不同的軸承尺寸。特別地，軸承殼套由三層構(gòu)成，即具有大約1.2mm厚的C-1O型或C-22型鋼的鋼底，其中在該鋼底上采用了用作軸承金屬且厚度例如為0.15mm-0.3mm的AlCuMgSi中間層和AlSnNiMn層。
[0024]將軸承殼套彎曲，使得鋁錫合金位于內(nèi)側(cè)，即位于軸承殼套的凹面?zhèn)取?br> [0025]對軸承金屬進行噴砂處理，直至其具有約130Hv0.01的硬度，而未經(jīng)噴砂的軸承金屬具有約115Hv0.01的硬度。因此，軸承金屬的硬度提高了約13%。上述硬度是根據(jù)DINEN IS06507測量的維氏硬度。
[0026]相比于現(xiàn)有技術(shù)，經(jīng)噴砂處理的滑動軸承的特征在于提高了疲勞強度和磨損性倉泛。
[0027]上述用于軸承殼套的噴砂裝置是包括用于容納一個或多個軸承殼套的一個或多個夾持件的裝置。而且，它包括至少一個金剛砂噴砂裝置，其中金剛砂可以通過該噴砂裝置朝向夾持件中所夾持的軸承殼套噴射。上述噴嘴形成該金剛砂噴砂裝置的一部分。如上所述，空氣供應機構(gòu)連接到噴砂裝置，當然也可以使用任何其他氣體來替代空氣。
【權(quán)利要求】
1.一種用于制造滑動軸承的軸承殼套的方法，其中，所述軸承殼套在承載金屬面上通過金剛砂顆粒進行噴砂，以在所述軸承殼套的經(jīng)噴砂面上產(chǎn)生殘余壓應力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在位于2.5巴和5巴之間的壓力下，優(yōu)選地在位于3巴和4巴之間的壓力下，將所述顆粒噴射向所述承載金屬面。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1到2中任一項所述的方法來制造的軸承殼套。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軸承殼套，其中，所述軸承殼套的未經(jīng)噴砂的軸承金屬具有約115Hv0.0l的最大硬度，而噴砂的區(qū)域具有約130Hv0.01的最小硬度，和/或相對于所述未經(jīng)噴砂的區(qū)域而言，在所述噴砂的區(qū)域處的硬度通過噴砂而局部地增加超過10%，特別優(yōu)選為增加超過13%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的軸承殼套，其中，對由兩層或多層構(gòu)成的所述軸承殼套進行噴砂。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軸承殼套，其中，將鋁合金，優(yōu)選為鋁錫合金，用作所述軸承殼套的軸承金屬，并且所述軸承金屬優(yōu)選地通過軋制包覆施加到鋼底上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5到6中任一項所述的軸承殼套，其中，所述軸承殼套由三層構(gòu)成，其中中間層優(yōu)選地由高級鋁或具有Mn、Cu、N1、Cr、Zr、V、Mg和/或Si的合金元素的鋁合金構(gòu)成。
【文檔編號】B24C1/10GK103974804SQ201280060172
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月7日
【發(fā)明者】格爾德·安德勒 申請人:菲特爾莫古威斯巴登有限公司