[发明专利]轴承钢构件及其表面激光熔凝-离子注入复合强化方法

权利要求书

1.一种轴承钢构件表面激光熔凝-离子注入复合强化方法，用于强化处理轴承钢构件，轴承钢构件的待处理部位为轴承内圈的外滚道或者轴承外圈的内滚道，其特征在于，包括顺序进行的激光熔凝处理工序、真空离子热处理工序以及离子注入工序，具体地：

先在轴承钢构件的待处理部位，施加激光熔凝处理工序，以在轴承钢构件的待处理部位覆盖激光熔凝芯层；

接着，采用真空离子热处理工序，对激光熔凝芯层进行改性处理，以形成激光熔凝改性芯层；

最后在激光熔凝改性芯层的表面施加离子注入工序，以覆盖离子注入表层；离子注入表层通过气体离子、金属离子交替注入而形成；其中：

所述金属离子为锆离子、银离子、钛离子、钽离子、铬离子或钼离子；所述的气体离子为氮离子；

轴承钢构件的待处理部位经过强化处理后，残余压应力能够达到600 MPa ~900 MPa。

2.根据权利要求1所述的轴承钢构件表面激光熔凝-离子注入复合强化方法，其特征在于，所述轴承钢构件的待处理部位在进行激光熔凝处理工序之前，需要将轴承钢构件装夹到位：

当轴承钢构件为轴承内圈时，通过转轴将轴承内圈可旋转地定位安装在转台上而实现轴承内圈的装夹到位；

当轴承钢构件为轴承外圈时，通过夹具将轴承外圈夹持固定在夹具台上而实现轴承外圈的装夹固定。

3.根据权利要求2所述的轴承钢构件表面激光熔凝-离子注入复合强化方法，其特征在于，轴承钢构件的待处理部位在进行激光熔凝处理工序：

当轴承钢构件的表面为轴承内圈的外滚道时，直接采用定向的激光束对轴承内圈的外滚道进行熔凝加工，随着轴承内圈围绕转轴的旋转，定向的激光束的光斑沿着轴承内圈的外滚道而移动，以完成轴承内圈外滚道的整圈激光熔凝处理；

当轴承钢构件的表面为轴承外圈的内滚道时，需要通过可旋转的导光系统将激光束导向轴承外圈的内滚道，导光系统布置在轴承外圈的中轴线上，从导光系统中射出的激光束光斑能够落在轴承外圈的内滚道，随着导光系统的旋转，带动从导光系统射出的激光束光斑沿着轴承外圈的内滚道移动，从而完成轴承外圈内滚道的整圈激光熔凝处理。

4.根据权利要求3所述的轴承钢构件表面激光熔凝-离子注入复合强化方法，其特征在于，轴承内圈外滚道的激光熔凝处理工艺参数为：激光功率为800~6000 W，负离焦量为150~250 mm，宽光斑宽度为10 mm，扫描速度为3~50 mm/s；轴承外圈内滚道的激光熔凝处理工艺参数为：激光功率为2000~300 W，负离焦量为150~250 mm，宽光斑宽度为10 mm，扫描速度为20~30 mm/s。

5.根据权利要求2或3所述的轴承钢构件表面激光熔凝-离子注入复合强化方法，其特征在于，激光熔凝芯层在进行真空离子热处理工序之前，需要对轴承钢构件表面进行离子清洗工序；

所述的离子清洗工序、真空离子热处理工序、离子注入工序，均是将轴承钢构件置于真空度维持在1.0×10^-2 Pa～3.0×10^-4 Pa的离子注入装置内的样品平台上，通过离子源输出装置向轴承钢构件注入各工序对应的离子束，完成相应工序的处理。

6.根据权利要求5所述的轴承钢构件表面激光熔凝-离子注入复合强化方法，其特征在于，在进行离子清洗工序时，通过离子源输出装置向轴承钢构件注入低能气体离子束，以除去轴承钢构件表面的物理吸附层，完成轴承钢构件表面的离子清洗工序；

轴承内圈外滚道的离子清洗工序的工艺参数为：采用纯度为99.999 ％的氩气源，离子束的引出电压为2 kV，离子束清洗时间为15分钟；

轴承外圈内滚道的离子清洗工序的工艺参数为：采用纯度为99.999 ％的氩气源，离子束的引出电压为1.5 kV，离子束清洗时间为20分钟。