CN103238001B - 有凸缘轴承套圈及制造该凸缘轴承套圈的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及包括至少一个闪光对焊接缝的由高碳钢型钢制成的有凸缘轴承套圈，其中所述轴承套圈设置有内周表面和外周表面并且一个周表面包括用于滚动元件的滚道，其中所述轴承套圈还包括适用于将轴承套圈固定于机械部件的凸缘，其中所述凸缘在大致径向方向上从轴承套圈突出。本发明还涉及一种由直的型钢制造这种均质有凸缘高碳钢轴承套圈的方法。本发明的优势在于以简单而且有成本效益的方式获得均质有凸缘轴承套圈。

Description

有凸缘轴承套圈及制造该凸缘轴承套圈的方法

技术领域

本发明涉及一种包括凸缘的均质滚子轴承套圈。本发明还涉及一种以具有成本效益的方式制造具有凸缘的均质轴承套圈的方法。

背景技术

轴承通常用于支撑和保持连接于非旋转部件的旋转部件。这可以是例如汽车上的轮子、风轮机上的叶片或者洗衣机中的滚筒。轴承在使用中会受到不同载荷的影响，静态的和动态的。静载荷主要由于机器的重量，而动载荷由于机器的工作条件。轴承包括具有外滚道的外套圈、具有内滚道的内套圈和滚动元件。

一些轴承在外套圈或内套圈上设置有凸缘。所述凸缘可用于辅助轴承定位，或者用于安装轴承。

凸缘通常与轴承套圈一起加工。这对于小轴承不是问题，但对于直径大于0.5米的大轴承则不然，这种传统的机加工有凸缘轴承套圈的方法非常昂贵。机器和工具成本高，并且由于轴承是由单件金属机加工的，因此清除所有多余材料所需时间而产生的成本也非常高。另外，材料浪费是巨大的，从成本以及可持续性角度来看这也是缺点。

已经已知将单独的凸缘与轴承套圈接合。轴承套圈单独加工并且可设置有一些使得接合更容易的适配件，例如沟槽或突出部。凸缘作为单独的部分加工并且通过焊接与轴承套圈接合。但是，焊接的轴承套圈接缝很难达到要求的机械特性。焊接接缝区域将具有不同的机械特征，这将成为弱点。因而这种轴承必须相应地定尺寸，这就意味着所述轴承将比适用于相同载荷的非焊接轴承更大以及更重。

因此，有凸缘轴承套圈和用于制造这种有凸缘轴承套圈的方法有改进余地。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种包括由高碳钢型钢制成的凸缘的轴承套圈，其中轴承套圈包括至少一个闪光对焊接缝，从而获得均质有凸缘轴承套圈。本发明的另一目的是提供一种用于制造这种均质有凸缘轴承套圈的方法。

由高碳钢型钢制成的轴承套圈，包括至少一个闪光对焊接缝，其中轴承套圈设置有内周表面和外周表面并且其中一个周表面包括用于滚动元件的滚道，本发明的目的得以实现在于轴承套圈进一步包括适用于将轴承套圈安装于机械部件的滚轧成型的凸缘，其中所述凸缘在大致上径向方向上从轴承套圈突出。

通过根据本发明的轴承套圈的这个第一实施方式，提出了包括凸缘的轴承套圈，其中所述轴承套圈和所述凸缘是由同一件高碳钢材料制成。这样，提出了会提高轴承套圈特性的均质有凸缘轴承套圈。因为闪光对焊不使用填料，所以如同轴承套圈的其余部分一样，焊接接缝将只包括相同的材料。由于焊接期间形成的高温，接缝的特性刚好在闪光对焊过程之后会稍有不同，但是由于材料是均质的，这些差别会在适当的热处理之后消失。轴承套圈和凸缘优选地通过滚轧成型形成，在滚轧成型过程中产生型钢。所述型钢可基本上是直的或者可形成为弯曲的部件。

在根据本发明的有凸缘轴承套圈的有利的进一步改进中，凸缘在轴承套圈中央的方向上从轴承套圈径向向外延伸。当凸缘从外轴承套圈突出时会增加轴承的外部尺寸，这将为轴承提供安装凸缘。凸缘也可从内轴承套圈向外延伸。这样，凸缘也可用作滚子轴承的安装凸缘。

在根据本发明的有凸缘轴承套圈的有利的进一步改进中，轴承套圈的内直径大于0.5米。更小的轴承套圈由单件金属加工更便宜并且更容易，但是随着尺寸增加，由单件机加工轴承套圈的成本指数增加。对于内直径为0.5米及更多的轴承套圈，形成型钢且将钢材闪光对焊焊接为轴承套圈的成本将会在相同量级或者更低。

在根据本发明的有凸缘轴承套圈的有利的进一步改进中，轴承套圈包括闪光对焊焊接在一起的多个环形节段。所述轴承套圈可包括被焊接在一起以形成轴承套圈的两个半圆形环形节段或者更多环形节段。所述环形节段可同时被焊接在一起从而直接形成有凸缘轴承套圈。这是有优势的，因为更短的钢材节段更易于操作和成型，例如弯曲至圆形形状。

在制造有凸缘轴承套圈的创造性方法中，包括以下步骤：形成有凸缘的型钢，将直的型钢弯曲成环状部件，以及通过闪光对焊将环状部件的两个端部区域焊接在一起。

附图说明

下面参照附图中所示的实施方式详细描述本发明，在附图中：

图1表示在根据本发明的轴承套圈接合之前形成为有凸缘轴承套圈的型钢，

图2表示在根据本发明的有凸缘轴承套圈的接合期间的型钢，

图3表示贯穿根据本发明的有凸缘轴承套圈的第一实例的横截面，

图4表示贯穿根据本发明的有凸缘轴承套圈的另一实例的横截面，

图5表示贯穿根据本发明的有凸缘轴承套圈的另一实例的横截面，

图6表示贯穿根据本发明的有凸缘轴承套圈的另一实例的横截面，

图7表示贯穿根据本发明的有凸缘轴承套圈的另一实例的横截面，以及

图8表示创造性方法的流程图。

具体实施方式

以下所述的有进一步改进的本发明的实施方式仅视为实例而决不限制专利权利要求所提供的保护范围。

图1和2表示有凸缘轴承套圈的产品的实例。在所示实例中，外轴承套圈的两个端部区域接合在一起。内轴承套圈也以相同方式制造。所述轴承套圈1由高碳钢形成，所述高碳钢具有对于轴承套圈所要求的机械特性，例如强度、硬度和弹性。用于轴承套圈的高碳钢碳含量大于0.67％。轴承套圈由型钢形成，所述型钢的横截面对应于想要的有凸缘轴承套圈的横截面。所述型钢通过滚轧成型加工过程形成，其中轮廓以热加工或冷加工滚轧成型。所述型钢可以是直的或弯曲的。与机加工相比，型钢的滚轧成型产生了有利的材料流动，这将提高耐用性和负载能力。所述凸缘可同时形成为用于滚子元件的滚道轮廓或者可连续加工形成。图3表示在图1和2中用作实例的轴承套圈的横截面。

在本例中，所述凸缘7从外轴承套圈的外周表面11径向向外延伸。外轴承套圈的内周表面12设置有滚道8。所述凸缘7的大小和形状的选择取决于凸缘和轴承套圈的要求。所述凸缘可较远地向外延伸并且设置有用于安装目的的孔，或者可相对较低但是宽，以用于不同的安装。根据预期用途，凸缘本身也可形成为不同的轮廓。在所示的实例中，凸缘设置有安装孔16。所述安装孔可以在轴承套圈被焊接在一起之前例如通过钻孔或铣切形成在直的轮廓中，或者可在轴承套圈被接合在一起之后形成在凸缘中。

当有凸缘轴承套圈达到其最终形状时，它被弯曲成环状部件2，所述环状部件具有有第一端部表面5的第一端部区域3和有第二端部表面6的第二端部区域4彼此抵靠。所述轴承套圈置于具有第一夹具9和第二夹具10的闪光对焊机中。所述夹具连接于为闪光对焊提供电流的焊接变压器的第二线圈17。在焊接之前，两个端部区域通过夹具抵靠彼此推动。在焊接过程中，电能作用在夹具上并且由于电能，端部区域迅速加热。同时，夹具进一步推动在一起从而形成接合轴承套圈的在焊接区18中的接缝。在闪光对焊过程中，端部表面被加热并且一些多余的材料被夹具施加的压力向外推到焊接区的侧部。多余的材料将包括杂质和氧化材料，这样，它们会被挤出焊接区从而留下接缝具有与轴承套圈材料的其余部分基本上相同的特征。多余的材料在之后的操作过程中被机加工去掉，留下轴承套圈各处具有相同的横截面。由于不使用填料，因此整个轴承套圈各处的材料组成是均质的。通过将轴承套圈热处理，在整个材料中机械性能也将均匀化，从而使得有凸缘轴承套圈包括均质材料而不会得到任何较薄弱的区域。

将凸缘焊接于轴承套圈时，使用填料的普通焊接不会提供满意的效果。一部分是因为很难用填料焊接在轴承套圈中使用的高碳钢。填料会在轴承套圈和凸缘之间不可避免地形成具有不同特征的接缝区域，这将成为有凸缘轴承套圈的薄弱点。这种有凸缘轴承套圈有可能用于低成本和低性能的滚子轴承。使用闪光对焊的另一优势在于，由于端部区域被按压在一起而且材料会稍微流动，焊接之前端部表面绝对不是完全平行的。因此型钢的切割一定不是完全精确的并且具有不同直径的有凸缘轴承套圈可使用相同的角度切割。

图3至7表示有凸缘轴承套圈的不同实例。图3表示外轴承套圈的第一实例的横截面，其中凸缘7位于外轴承套圈的外表面11的其中一个边缘。所述外轴承套圈的内表面12设置有滚道8。所述凸缘相对高而且窄。这样的形状可设置有为安装之目的的安装孔。它也可通过夹紧作用被安装和/或定位于机械部件。

图4表示有凸缘轴承套圈的另一实例的横截面，其中凸缘位于外轴承套圈的外表面11的其中一个边缘并且其中凸缘7相对较低而且更宽。这样的形状可通过安装孔或者使用夹具通过夹紧作用被用于安装之目的。所述轴承套圈的内周表面12在此设置有两个滚道8。

图5表示有凸缘外轴承套圈的另一实例的横截面，其中凸缘7位于外轴承套圈的外表面11中央。内周表面12设置有滚道8。这种凸缘可用于安装目的并且可以设置有安装孔。它也可以通过夹紧作用安装和/或定位于机械部件。

图6表示有凸缘外轴承套圈的另一实例的横截面，其中凸缘7位于外轴承套圈的外表面11的其中一个边缘。在本例中，轴承套圈本身也设置有也可被用于安装之目的的以凹槽15的形式的额外的安装结构。所述凹槽可通过例如滚轧操作或机加工形成。另一额外的安装结构也是可以构思的，例如***(ridge)、额外的小凸缘或在轴承套圈边缘的***凹槽。

图7表示有凸缘内轴承套圈的横截面。所述内轴承套圈包括外周表面13和在本例中设置有两个滚道的内周表面14。在本例中，凸缘7位于内轴承套圈的内表面14的其中一个边缘并且在朝向外轴承套圈的方向上延伸。所述凸缘延伸从而使得外套圈和内套圈之间的全部空间被遮盖。这种凸缘可用于安装之目的，例如当外套圈固定在壳体结构中时安装例如轮子的旋转部件。外轴承套圈设置有外表面11和在本例中设置有两个滚道8的内表面12。

有利地，一种有创造性的有凸缘轴承套圈用于更大的有凸缘轴承套圈，在该区域具有大于0.5米以及更多的内径。为此的一个原因在于由单块材料制造这种大轴承套圈是昂贵的，这是由于包括凸缘的整个轴承套圈必须由单块材料机加工。因为避免了巨大的材料浪费，因此所述有创造性的有凸缘轴承套圈制造起来便宜很多。包括这种有凸缘轴承套圈的滚动轴承特别适合用于重工业，比如用于风轮机应用中的主轴和齿轮箱以及用于造纸机中的纸辊。

在另外的实施方式中，轴承套圈包括两个或更多个有凸缘环形节段，所述有凸缘环形节段闪光对焊焊接在一起以形成轴承套圈。所述轴承套圈当然也可以由多于两个节段制成，比如三个120度节段或者四个90度节段。使用多个有凸缘环形节段的一个原因在于制造更小的环形节段可更容易，例如将更短的节段弯曲90度比将更长的节段弯曲360度更容易。为有凸缘轴承套圈提供高精度也将更加容易，特别是轴承套圈的圆度和凸缘的平整度。所述两个或更多个有凸缘环形节段可同时闪光对焊焊接在一起以直接形成有凸缘轴承套圈或者可一个接一个连续地闪光对焊焊接以形成环形部件。

通过流程图图8描述了用于制造有凸缘轴承套圈的有创造性方法的实施方式。在第一步骤100中，在使直的型钢(profilebar)弯曲之前，包括凸缘的型钢由高碳钢材形成。如前所述，所述直的型钢可通过不同方式制造，并且优选地通过滚轧形成。

在步骤110中，所述型钢被弯曲成环状部件，其形状与两个端部区域接合之后轴承套圈将具有的形状大致相同。所述环状部件可被弯曲从而使得端部表面被预加载荷互相抵靠，或者使得接合开始之前在它们之间存在小间距。所述环状部件也可包括闪光对焊焊接在一起以形成环状部件的两个或更多个环形节段。

在步骤120中，环状部件的端部区域通过闪光对焊工艺彼此焊接。

本发明并不限于上述实施方式，在随后的专利权利要求的范围内的大量的额外变体和修改是可能的。

附图标记

1:轴承套圈

2:型钢

3:第一端部区域

4:第二端部区域

5:第一端部表面

6:第二端部表面

7:凸缘

8:滚道

9:第一夹具

10:第二夹具

11:外套圈外表面

12:外套圈内表面

13:内套圈外表面

14:内套圈内表面

15:沟槽

16:安装孔

17:线圈

18:焊接区

Claims (11)

1.一种由高碳钢型钢制成的轴承套圈(1)，包括至少一个闪光对焊接缝，其中所述轴承套圈设置有内周表面(12,14)和外周表面(11,13)并且其中一个周表面包括用于滚动元件的滚道(8)，其特征在于所述轴承套圈还包括适用于将轴承套圈安装于机械部件的滚轧成型的凸缘(7)，其中所述凸缘(7)在大致径向方向上从轴承套圈突出。

2.根据权利要求1所述的轴承套圈，其特征在于所述凸缘(7)沿着从轴承套圈中央的方向，从轴承套圈向外突出。

3.根据权利要求1或2所述的轴承套圈，其特征在于所述凸缘(7)定位在轴承套圈的外边缘。

4.根据权利要求1或2所述的轴承套圈，其特征在于所述凸缘(7)从轴承套圈的外周表面(11,13)的中央突出。

5.根据权利要求1或2所述的轴承套圈，其特征在于所述凸缘(7)和/或轴承套圈设置有额外的安装结构(15)。

6.根据权利要求1或2所述的轴承套圈，其特征在于所述凸缘(7)设置有多个安装孔(16)。

7.根据权利要求1或2所述的轴承套圈，其特征在于高碳钢的碳含量大于0.67％。

8.滚动轴承，所述滚动轴承包括至少一个根据前述权利要求的任一项所述的轴承套圈。

9.根据权利要求8所述的滚动轴承，其中滚动轴承的内直径大于0.5米。

10.一种用于制造均质有凸缘高碳钢轴承套圈的方法，包括以下步骤：

-通过滚轧成型由高碳钢材形成包括凸缘的型钢，

-将型钢形成环状部件或者环形节段，

-通过闪光对焊将环状部件或环形节段的端部区域焊接在一起。

11.根据权利要求10所述的方法，其中包括凸缘的型钢由基本上直的高碳钢材形成。