[0003] 本发明针对钢材滚动轴承的润滑脂在经过一段时间搅拌后,大量润滑脂积累在轴承保持架、滚道两侧以及密封圈上,而接触区内的膜厚却非常薄,极大降低了轴承接触区的润滑效果,并带来接触区磨损严重的问题,提出了一种基础油自驱动到接触区的轴承及其内外圈加工方法,在传统轴承外圈与内圈接触面的接触区两侧均设有润湿梯度石墨烯层,并在接触区附近设有使基础油自驱动的等腰三角形表面结构,使被推开的润滑脂中析出的基础油在等腰三角形表面结构的作用下自动的向接触区移动、填充,从而减小摩擦磨损,提高润滑效果,从而提高轴承工作寿命。
[0004] 本发明基础油自驱动到接触区的轴承,包括外圈、保持架、滚动体和内圈;所述的外圈以及内圈在滚道的接触区两侧均设有润湿梯度石墨烯层;所述的润湿梯度石墨烯层由位于对称中心线外侧的经电解石墨烯层和位于对称中心线内侧的未经电解石墨烯层组成;外圈在未经电解石墨烯层位置涂有石蜡,使得未涂石蜡的未经电解石墨烯层形成并排布置的若干等腰三角形结构一;内圈在未经电解石墨烯层位置涂有石蜡,使得未涂石蜡的未经电解石墨烯层形成并排布置的若干等腰三角形结构二;等腰三角形结构一和等腰三角形结构二的底边均朝向接触区。
[0005] 进一步,所述等腰三角形结构一和等腰三角形结构二的顶角均为20度。
[0006] 该基础油自驱动到接触区的轴承的内外圈加工方法,具体如下:
[0007] 步骤一、材料检查:检查外圈和内圈的原材料是否有裂纹、毛刺和划痕缺陷,将有缺陷的原材料去除;
[0008] 步骤二、在外圈和内圈的原材料上压出滚道;
[0009] 步骤三、用CVD法在压出滚道后的外圈和内圈材料上生成石墨烯层,然后,去除外圈和内圈材料上未设置滚道的其余表面上的石墨烯层,以及设置滚道的表面上处于接触区位置的石墨烯层。
[0010] 步骤四、对步骤三处理后的外圈和内圈材料进行梯度层的加工,具体如下:
[0011] (1)采用梯度阳极氧化法制备得到润湿梯度石墨烯层:将步骤三处理后的外圈和内圈材料置于电解池中,电解池的上层为电解液,下层为油;使得外圈和内圈材料上位于接触区上侧的石墨烯层的对称中心线与处于电解液和油分界面位置的铜板重合,以外圈和内圈材料为阳极,铜板为阴极,电解5分钟以上;然后,将外圈和内圈材料倒置并置于电解池中,仍使得外圈和内圈材料上位于接触区上侧的石墨烯层的对称中心线与处于电解液和油分界面位置的铜板重合,电解5分钟以上,从而得到润湿梯度石墨烯层。
[0012] (2)在经步骤(1)处理后的外圈材料的未经电解石墨烯层处涂上石蜡,使得未涂石蜡的未经电解石墨烯层形成并排布置的若干等腰三角形结构一;在经步骤(1)处理后的内圈材料的未经电解石墨烯层处涂上石蜡,使得未涂石蜡的未经电解石墨烯层形成并排布置的若干等腰三角形结构二,从而引入拉普拉斯压力梯度。
[0013] 步骤五、外圈和内圈弯折成型。
[0014] 进一步,用CVD法在压出滚道后的外圈和内圈材料上生成石墨烯层的具体过程如下:将压出滚道后的外圈和内圈材料经过丙酮超声波清洗机清洗后进行丙酮蒸发;然后,将外圈和内圈材料置于具有内部压力的石英管中,将氢气引入石英管中,在流动氢气的作用下,用加热炉将石英管的温度提高到生长温度。接着,生长温度下,停止氢气的流动,在石英管中引入甲烷气体。达到预设生长时间后,停止甲烷气体的流动,并在流动氢气作用下将外圈和内圈材料冷却至室温。
[0015] 更进一步,所述石英管的内部压力为10‑3托。
[0016] 更进一步,所述石英管中氢气的流速为150sccm。
[0017] 更进一步,所述的生长温度为1000℃。
[0018] 更进一步,石英管加热的升温速率为每分钟25℃。
[0019] 更进一步,所述石英管中甲烷气体的流速为300sccm。
[0020] 本发明与现有技术相比有以下有益结果:
[0021] 1.本发明在钢材轴承内外圈接触区两侧均设有润湿梯度石墨烯层,并在接触区附近设置等腰三角形结构,接触区附近的润滑脂析出的基础油在润湿梯度石墨烯层的湿润性梯度和等腰三角形结构的拉普拉斯压力梯度协同作用下,实现了可控的基础油定向运动,使接触区附近的润滑脂析出的基础油自动运动到油膜稀薄的接触区,改善了轴承的润滑条件,提高了轴承的使用寿命。
[0022] 2.本发明在接触区附近开设的等腰三角形结构即使表面翻转,基础油在表面上也能实现自发的定向运动。
[0023] 3.本发明加工方便,整体结构简单。
[0024] 4.本发明通过改变等腰三角形顶角,可以方便地控制基础油的运动距离。可针对不同型号的轴承设计不同等腰三角形顶角,从而获得优异的润滑性能。
[0025] 5.本发明轴承内外圈加工工艺通过合理制作工序,精致设计结构,有效保证了轴承的润滑,极大地降低了轴承高速运转时的摩擦力,减少轴承结构的损耗,保障了轴承的使用性能,延长了轴承的使用寿命。