[发明专利]一种高精度耐磨损涡轮增压器轴承的加工方法

说明书

本发明涉及一种高精度耐磨损涡轮增压器轴承的加工方法。对锻造出的增压器轴承进行预处理工艺，再进行超声表面滚压处理，超声表面滚压处理的参数取值通过有限元仿真确定，将超声表面滚压处理后的轴承进行离子氮碳共渗处理，于轴承基体获得较深的纳米梯度氮碳强化层，大幅的提高增压器轴承表面硬度和强度；对改善轴承的耐磨性和耐蚀性能起到关键作用，工艺在零件表面产生理想的压应力，使其疲劳强度大大提高，最终全面提高轴承的综合使用性能。

技术领域

本发明涉及轴承精密加工技术领域，具体涉及一种高精度耐磨损涡轮增压器轴承的加工方法。

背景技术

轴承作为涡轮增压器关键的运动部件，关系到涡轮工作的可靠性与耐用度问题。轴承损坏将使增压器失效，柴油机将无法正常工作，其动力性、经济性、排放性都将大大恶化，因此对轴承提出了耐腐蚀、耐高温、抗氧化等要求，以保证轴承安全使用及可靠的使用寿命。为了提高其工作可靠性，提高其防腐蚀性能，或者改进其施工工艺性，对轴承进行表面处理已成为常规处理手段，其中表面涂层是最通用的方法之一，常用的涂层方法如电镀、化学镀、激光熔覆、离子辅助涂覆、冷喷涂、热喷涂、化学气相喷涂、物理气相喷涂、物理气相沉积等。

热喷涂技术是国内外公认的长效防护技术，因为工艺过程简单，耗材少，成膜均匀致密，广泛应用于航空航天、电子、光学、机械、建筑、轻工、冶金、材料等领域。但是，随着轴承技术的发展，尤其是高碳铬轴承钢制轴承及其热处理技术的广泛应用，现有热喷涂防护技术越来越无法满足现代轴承产品的防护要求，一是膜/基结合力弱，膜层容易出现脱落而导致构件失效；二是涂层后表面粗糙度高，且表面存在残余拉应力，从而导致构件机械性能差、服役寿命短。因此，需要提供一种综合有效的表面处理方法，以克服上述现有技术的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种高精度耐磨损涡轮增压器轴承的加工方法。该方法采用超声表面滚压技术（USRP）使轴承表面发生塑性变形，获得金属纳米表层，并产生残余压应力，显著降低轴承表面粗糙度，并进行离子氮碳共渗处理，提高耐磨性和使用寿命，此工艺操作过程简单、设备易获取，适合于各类对磨损及疲劳性能有一定要求的零部件表面强化加工。

本发明专利的具体技术方案是：对锻造出的增压器轴承进行预处理工艺，再进行超声表面滚压处理，超声表面滚压处理的参数取值通过有限元仿真确定，将超声表面滚压处理后的轴承进行离子氮碳共渗处理，于轴承基体获得较深的纳米梯度氮碳强化层。其具体方案如下：

S1. 对锻造出的增压器轴承采用车加工、磨加工等预处理，在轴承加工表面留有0.05mm~0.1mm加工余量，表面粗糙度为Ra 0 .4μ m~Ra0.8；

S2. 有限元软件，对所述S1的轴承进行建模并仿真，更快且有效确定超声表面滚压的工艺参数取值范围；

S3. 进行超声表面滚压处理，对S1所述轴承件进行安装夹持，并按S2确定的参数进行超声表面滚压处理；

S4. 将S3中的轴承放入无水乙醇中进行超声波清洗10min~30minmi，烘干；

S5. 将S4中清洗后轴承置于真空炉内，工艺温度在450~550℃，真空度为3.0×10^-4Pa~2.0×10^-3Pa，炉压为400Pa~900Pa，并通入渗入元素气体进行等离子氮碳共渗处理2~3h；所述渗入元素气体包括二氧化碳气体和氨气，CO2：NH3(体积百分比)为1:8~1:15，NH3流量为35ml/min~50ml/min；

S6. 等离子渗碳处理后，将S5中轴承在1050℃下固溶处理1~2h，进行气体淬火；

进一步的，所述的有限元软件有abaqus、ansys；

进一步的，所述超声表面滚压处理参数包括施加静载力、超声频率和超声波振幅；