[发明专利]一种轴承钢球强化处理装置及处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种轴承钢球强化处理装置及处理方法，属于轴承钢球表面强化处理生产设备及其制造领域。

背景技术

我国是轴承生产大国、轴承出口数量占世界首位，但国产轴承大多为中、低档轴承，附加值较低，加上企业之间的无序竞争，利润率非常低；然而我国军工企业、航空、航天等高新技术与科学研究、原子能发电站、高速列车等等行业急需要的长寿命高端轴承、特种轴承大多需要进口。

由于国产轴承钢冶金质量和国外轴承钢差距较大，以及由于国产轴承在设计、制造、润滑、装配等方面与国外的差距，使国产轴承与国外轴承相比，其抗磨损、抗腐蚀、抗疲劳性能较差，使用寿命较低。

等离子体浸泡式离子注入工艺不存在类似薄膜的剥落问题，可以精确控制注入离子数量，其控制方法是检测注入电荷的数量和能量，能保持试样表面粗糙度，不影响尺寸精度。

由于离子注入工艺特点很适用轴承的表面改性处理，它不用改变轴承的材料、设计和机械加工工艺就可达到轴承延长的目的。

等离子体浸泡式离子注入（PIII）是一种新颖离子注入技术，它消除了束线离子注入技术固有的直射性限制，设备较简单、投资费用较低、但只能小批量处理零件，得不到了迅速发展。

发明内容

本发明目的是提供一种可对轴承钢球进行等离子体注入的强化处理装置及处理方法。

本发明的方案如下：一种轴承钢球强化处理装置,包括真空处理室、传动机构、转动机构、高压靶台、等离子体产生器、大功率高压脉冲电源、供气系统和高真空抽气系统；

所述的真空处理室包括钟罩、底板，所述的钟罩置于底板上方；

所述的高压靶台包括靶台圆盘和绝缘支座，所述的绝缘支座一端固定在底板上，另一端固定在靶台圆盘底部将其支撑固定；

所述的转动机构包括传动轴和拨盘；传动轴一端穿过靶台圆盘连接拨盘，另一端与穿过底板与传动机构连接；所述的拨盘上设置若干个钢球孔；

所述的等离子体产生器包括射频电源和条态弧形电极，射频电源一端与设置于真空处理室内的条态弧形电极连接，另一端与钟罩连接；

所述的高真空抽气系统包括涡轮分子泵和旋片式真空泵，所述的真空泵与涡轮分子泵连接，所述的涡轮分子泵吸入口穿过底板与真空处理室连通；

所述的供气系统包括钢瓶、气体质量流量计、电磁阀、混气室和布气管，所述的气体质量流量计两端分别连接电磁阀，两端的电磁阀分别与钢瓶、混气室连接；所述的混气室与真空处理室内的布气管连接；

所述的大功率高压脉冲电源负极与靶台圆盘连接，正极与底板连接并接地。

所述的传动机构包括减速电机、主动齿轮和被动齿轮，减速电机与主动齿轮连接，主动齿轮与被动齿轮配合，所述的被动齿轮套接在传动轴上。

进一步，所述的真空处理室还包括视窗和铅皮罩，所述的铅皮罩置于钟罩外且将钟罩包围；所述的视窗穿过铅皮罩及钟罩。

进一步，所述的钟罩外设置半幅式水道冷却管；所述的靶台圆盘下设置半幅式油道冷却管。

进一步，所述的半幅式油道冷却管内用变压器油为冷却煤。

进一步，所述的的布气管壁上均匀分布若干个通孔。

一种轴承钢球强化处理装置的处理方法，步骤如下：

a、 将经超声波清洗过的钢球放入拨盘的通孔内，与靶台圆盘接触，盖上钟罩；

b、启动旋片式真空泵，将真空处理室内的大气状态抽到30Pa, 涡轮分子泵开始工作，将真空处理室内的真空度控制到（2-3）×10^-4 Pa；

c、根据处理工艺需要，将钢瓶内的气体按需要的比例送入混气室，经混合后再送入布气管；

d、射频电源建立射频放电氮、碳、氩等离子体，真空处理室内自由电子充分吸收射频电场的能量，激励起射频放电氮、碳、氩等离子体；

e、启动冷却；

f、大功率高压脉冲电源启动，用于对被处理钢球提供负高压脉冲偏压，以实施离子注入或薄膜沉积处理；

g、启动减速电机，主动齿轮带动传动轴进而带动拨盘旋转，钢球在靶台圆盘上缓慢滚动，钢球表面获得较均匀的注入剂量；

h、真空室恢复常压。