技术领域
[0001] 本
发明涉及轴承部件，即构成下面之一的至少一部分的部件：球轴承、滚柱轴承、
滚针轴承、锥形滚柱轴承、球形滚柱轴承、环形滚柱轴承、球
推力轴承、滚柱推力轴承、锥形滚柱推力轴承、轮轴轴承、毂轴承单元、旋转枢轴轴承、滚珠
丝杠或者用于某一应用的部件，该部件在其中受到诸如滚动
接触或滚动和滑动结合的交互赫兹
应力。
背景技术
[0002] 闪光对接焊接或"
闪光焊接"是
电阻焊技术，用于接
合金属轨道、杆、链或管的段，其中该段端对端对齐且通电，产生
熔化且焊接该段的端部的
电弧，产生极强且光滑的接合点。
[0003] 闪光对接焊接
电路通常由
低电压、高
电流的
能源（通常为焊接
变压器）以及两个夹具
电极组成。要焊接的两个段夹在电极中且靠拢在一起直至它们相遇，以轻轻接触。给变压器通电导致高
密度电流流过彼此接触的区域。闪光开始，该段用足够的力压在一起且快速保持闪光作用。在热梯度已经建立在要焊接的两个段上后，突然施加顶锻力以完成焊接。该顶锻力从
焊接区域挤出
熔渣、
氧化物和熔化的金属，在加热金属的冷却区域中留下焊接增加物。然后，接合点允许在夹子打开以释放焊接物前略微冷却。焊接增加物可留在本位或通过剪切去除，而焊接物仍然很热，或者
研磨，取决于需要。
[0004] 国际公开号WO2006/103021揭示了一种焊接滚柱轴承环，其由滚柱轴承
钢的
冷轧成型线形成，具有过低熔成分和至少0.7%的
碳含量。焊接滚柱轴承环包括通过对接焊接获得的软
退火颗粒结
渗碳体接合点（soft-annealed coarse-grained nodular cementite joint）。焊接接合点周围的区域包括具有较高碳化物量的
马氏体渗碳体结构和相对于其余环形区域的良好结构。在闪光对接焊接工艺其间，当两个表面靠拢在一起时，产生垂直于两个表面平面的材料流动。该材料流动形成颗粒结构或定向为垂直于两个表面平面的
纤维流。该材料内的呈现的包含物变为结合在该材料流动中。
[0005] 在传统的轴承钢中，主要包含物类型是硫化物，这是由于硫磺含量通常高于氧含量。因为硫化物具有细长形状，所以它们可在闪光对接焊接期间变为高度定向，并且因此使钢在焊接结合点的区域中
各向异性。已经发现轴承部件的寿命极大地受到含氧的包含物的负面影响，诸如包含封装的或嵌入的氧化物含量的硫化物含量，因为当这样的包含物具有矩阵接触时，它们用作裂缝起源。当诸如轴承环的部件闪光对接焊接时，与不包括闪光对接焊接的轴承相比，与硫化物结合所形成的纤维流关于完成的焊接轴承环中的疲劳裂纹起源和传播是不合适的。另外，轴承钢中的硫化物可完全或部分地溶解在焊接区域中的奥氏体中。在冷却时，硫化物优先沉淀在颗粒的边界，这将显著弱化焊接区域。
[0006] 为了避免在闪光对接焊接期间硫化物带来的这些问题，尽可能减小轴承钢的硫含量接近零是不利的，因为这导致熔
化成为氧化物含量中的镁和
钙为
铝酸盐形式，并且形成不希望的复杂的铝酸盐包含物。纯的铝酸盐很硬且很脆；它们将在
热锻期间破裂，并且因此给轴承部件的制造者造成高度
锻造变形的实质问题。然而，复杂的铝酸盐可能很硬，但是它们不易碎，从而它们将在滚动期间保持完好无损，并且因此将结合在最终的轴承部件中。如果复杂的铝酸盐包含物变为位于轴承部件经受重负荷的区域中，这里的疲劳故障将开始。
发明内容
[0007] 本发明的目标是提供一种轴承部件，其包括具有改善的疲劳特性的至少一个闪光对接焊接接合。
[0008] 本发明的目标通过轴承部件实现，该轴承部件包括钢，所述钢在重量上包含最大20ppm的S和最大15ppm的O，并且包括硫化物夹杂，其中低于5%的硫化物夹杂包含封装的或嵌入的氧化物含量。
[0009] 已经发现闪光对接焊接产生的不合适的纤维流的负面影响可通过制造轴承部件而被限制，该轴承部件将由这样的钢闪光对接焊接形成。也就是，采用这样的清洁钢提供了具有优良焊接连接的焊接轴承部件，这是因为焊接轴承部件不包含原本会发生的结构弱化区域。因此，这样的焊接轴承部件与不包括这样钢的闪光对接焊接轴承环相比具有高度的结构完整性。
[0010] 根据本发明的另一个
实施例，所述钢包括最大10ppm的O或最大8ppm 的O。
[0011] 根据本发明的实施例，所述钢包含0.10至1.20重量-%的C。根据本发明的另一个实施例，所述钢包含0.15至0.40重量-%的C。例如所述钢可为ASTM A295/A295M–09类型，如ISO683-17：1999ASTM A-295-98，或者任何其它的适合于某一应用的高碳全硬化钢，在该应用中其受到诸如滚动接触或滚动和滑动结合的交互赫兹应力。
[0012] 根据本发明的另一个实施例，所述钢包括选自下面组的元素：Ca、Mg、Te或镧系元素，例如Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu。根据本发明的进一步实施例，所述钢包括在重量上选自上面组的元素的10-30ppm。
[0013] 在硫磺含量已经减少到与氧含量基本上相同量级后，给轴承钢（即适合于用于轴承部件的钢）添加这样元素将减少所述钢中所残存的硫化物夹杂的总数量，和/或它将残存包含物的形状
修改为对最终的轴承部件中的机械特性有较小损害的形状（例如，碲球化硫化物夹杂）。也就是，已经发现给轴承钢添加这样的元素将导致包含封装的或嵌入的氧化物含量的低于5%的硫化物夹杂。这样元素的添加也将导致全部硫化物夹杂具有低于3：1的尺寸比（即包含物的最大直径与包含物的最短直径的比率），并且以采用ASTM E2283-03极值分析标准（Extreme Value Analysis Standard）所评估的等于3的减小变量导致最大硫化物夹杂长度为125μm。考虑到疲劳特性，这样的硫化物夹杂减小了对轴承部件的损坏。此外，具有尺寸比大于3：1且具有大于125μm的最大长度的硫化物夹杂的缺少给出了在所有方向上更加均匀特性的钢，并且因此减小了在所述钢中的方向各向异性。
[0014] 根据本发明的实施例，轴承部件构成下面之一的至少一部分：球轴承、滚柱轴承、滚针轴承、锥形滚柱轴承、球形滚柱轴承、环形滚柱轴承、球推力轴承、滚柱推力轴承、锥形滚柱推力轴承、轮轴轴承、毂轴承单元、旋转枢轴轴承、滚珠丝杠或用于某一应用的部件，其中该部件经受诸如滚动接触或滚动和滑动结合的交互赫兹应力。
[0015] 根据本发明的另一个实施例，轴承部件构成轴承环或轴承环段，其两个或多个可焊接成轴承环。
附图说明
[0016] 在下文，将参考附图通过非限定性示例进一步说明本发明，其中：
[0017] 图1示意性地示出了根据本发明实施例的轴承部件，
[0018] 图2示出了在标准钢中包含封装的或嵌入的氧化物含量的硫化物含量的百分比，[0019] 图3示出了根据本发明的轴承部件的钢中包含封装的或嵌入的氧化物含量的硫化物夹杂的百分比，
[0020] 图4示出了在闪光对接焊接前根据本发明实施例的轴承环，
[0021] 图5示出了闪光焊接的根据本发明实施例的轴承部件的两个端部，以及[0022] 图6示出了在闪光对接焊接期间轴承部件的表面上的材料流动。
[0023] 应注意的是附图不按比例绘制并且为了清楚起见夸大了特定特征的尺寸。
具体实施方式
[0024] 图1示意性地示出了轴承部件10的示例，也就是滚动元件轴承，其尺寸范围可为10mm直径至几米直径，并且具有从几十克至几千吨的负荷承载能力。就是说，根据本发明的轴承部件可为任何尺寸且具有任何负荷承载能力。轴承部件10具有内环12、外环14和一组滚动元件16。滚动元件轴承10的内环12、外环14和/或滚动元件16，且优选滚动元件轴承10的所有滚动接触部分由钢制造，该钢包括在重量上最大20ppm的S和最大15ppm的O，优选最大20ppm的S和最大8ppm的O。该钢中包含的少于5%的硫化物夹杂包含封装的或嵌入的氧化物含量。所有的硫化物夹杂具有低于3：1的尺寸比，并且以等于3的减小变量（采用ASTM E2283-03极值分析所决定）硫化物夹杂的最大长度为125μm。
[0025] 制造所述滚动元件轴承10的至少一部分的所述钢例如可包含0.70至1.20%的碳。例如，该钢具有下面的成分：
[0026] 0.70-0.95重量-%碳
[0028] 0.15-0.50重量-%锰
[0029] 0.5-2.5重量-%铬
[0030] 0.10-1.5重量-%钼
[0031] 最大0.25重量-%的
钒，单独的或与铌结合
[0032] 其余的为Fe，并且通常产生的杂质包括10-30ppm的Ca、最大20ppm的S和最大15ppm的O，优选最大10ppm的O，或者更优选最大8ppm的O。
[0033] 图2和3分别示出了在标准钢中以及根据本发明的轴承部件的钢中包含封装的或嵌入的氧化物含量的硫化物夹杂的百分比。可见的是，根据本发明的轴承部件的钢的仅约1％的硫化物夹杂包含封装的或嵌入的氧化物含量。相反，在标准钢中，所述钢的约80％的硫化物夹杂包含封装的或嵌入的氧化物含量。已经发现的是，根据本发明的轴承部件的钢的疲劳强度(在950MPa下的旋转梁试验中测量)显著地高于标准钢的疲劳强度。
[0034] 图4示出了在闪光对接焊接前开口的轴承环12，例如，滚柱轴承的内环。轴承环12由钢制造，该钢包括在重量上最大20ppm S和最大15ppm O，并且包括硫化物夹杂，其中低于5％的硫化物夹杂包含封装的或嵌入的氧化物含量。在所示实施例中的开口的轴承环12包括两个端部12a、12b，它们通过闪光对接焊接而焊接在一起以形成闪光对接焊接连接。应当注意的是，这样的轴承环12可包括两个或多个轴承环段，其端部通过闪光对接焊接而焊接在一起，以形成包括多个闪光对接焊接接合的轴承环。
[0035] 图5示出了闪光对接焊接在一起的开口的轴承环12的端部12a、12b。开口的轴承环12的端部12a、12b被夹紧且以控制的速率靠拢在一起，并且从变压器18施加电流。电弧产生在两个端部12a、12b之间。在闪光对接焊接工艺的开始，电弧间隙20足够大，以露出且清洁两个表面12a、12b。减小且随后靠近和打开间隙20在两个表面12a、12b中产生热量。当两个表面12a、12b的
温度达到锻造温度时，在图5中的箭头22的方向上施加压力(或者活动的端部稳步靠向静止的端部)。在两个表面12a、12b之间产生闪光，这导致焊接区域中的材料从表面12a、12b朝着轴承环12的内侧和外侧表面12c、12d径向向外流动，如图6中的箭头21所示，产生清洁的焊接接合。
[0036] 例如，在
水、油或
聚合物基淬火中冷却后，可去除焊接轴承环12的内表面和外表面12d和12c上累积的任何的焊接增加物。根据本发明的实施例，焊接轴承环可经受第二
热处理和顶锻压力，以进一步改善其结构完整性。
[0037] 本发明在
权利要求范围内的修改对本领域的技术人员是显而易见的。
