專利名稱：用于制造鋼材部件、焊縫、焊接鋼材部件和軸承部件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及用于制造鋼材部件的方法。根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及第一焊縫。根據(jù)第三方面，本發(fā)明涉及第一焊接鋼材部件。根據(jù)第四方面，本發(fā)明涉及第二焊縫。根據(jù)第五方面，本發(fā)明涉及第二焊接鋼材部件。根據(jù)第六方面，本發(fā)明涉及第三焊接鋼材部件。根據(jù)第七方面，本發(fā)明涉及制造軸承部件的方法。根據(jù)第八方面，本發(fā)明涉及包括焊縫的軸承部件。
背景技術(shù)：
焊接是接合鋼材部件的有效方法。但是，隨著鋼材含碳量升高，焊接過程中出現(xiàn)的 問題越來越多。已知與含碳量升高有關(guān)的問題例如可能是導(dǎo)致在焊接過程中、幾乎直接在 焊接之后或者在承受載荷時(shí)容易發(fā)生裂紋。這是因?yàn)楹附舆^程中形成在熔融區(qū)域和熱影響 區(qū)域中的脆性片狀馬氏體晶粒非常巨大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種焊接具有良好強(qiáng)度、良好抗疲勞性和承載能力的鋼材部 件的方法，并且所述方法簡(jiǎn)單且成本低廉。本發(fā)明存在許多方面，其中根據(jù)第一方面的方法產(chǎn)生構(gòu)成其他方面的基礎(chǔ)的結(jié) 論。根據(jù)本發(fā)明第一方面，利用一種制造鋼材部件的方法實(shí)現(xiàn)上述目的，所述鋼材部 件包括第一鋼材部分和第二鋼材部分，其中所述第一和第二鋼材的含碳量高達(dá)1. 5重量百 分比(wt%)。根據(jù)所述方法，第一鋼材部分和第二鋼材部分至少部分地加熱到α/Υ轉(zhuǎn)變 溫度以上。在后續(xù)步驟中，第一鋼材部分和第二鋼材部分通過焊接接合，并且焊接發(fā)生在 α/Υ轉(zhuǎn)變溫度以上的溫度。在后續(xù)步驟中，施加冷卻以避免硬化效應(yīng)。這樣導(dǎo)致根據(jù)本發(fā) 明第二方面的第一焊縫。通過在α/Υ轉(zhuǎn)變溫度以上的溫度(奧氏體條件)進(jìn)行焊接，并凝固焊件且以受 控方式進(jìn)一步進(jìn)行冷卻，可以控制相變，這樣阻止了形成硬質(zhì)相和脆性相。將鋼材、至少需 要彼此接合的部分或部件加熱到略高于α鐵(在100Cr6的情況下為鐵素體+碳化物)到 Y鐵(奧氏體)相變的溫度，即大約750到850°C，將導(dǎo)致碳化物逐漸溶解，并且針對(duì)時(shí)間 和溫度來說，在全部碳化物溶解時(shí)，將發(fā)生晶粒長(zhǎng)大。如果在上述溫度下進(jìn)行焊接，使得焊 接區(qū)域內(nèi)的所有材料處于奧氏體條件下，則大量碳化物、或者在某些情況下全部碳化物將 不會(huì)溶解。液體熔融區(qū)域?qū)⒕哂谐赏耆垠w的全部的碳。如果液體焊接金屬以及鄰近的熱 影響區(qū)凝固并冷卻而不進(jìn)行適當(dāng)控制，則液體熔融區(qū)域中全部碳的完全熔體將導(dǎo)致發(fā)生裂 紋的風(fēng)險(xiǎn)非常高。這種控制由本發(fā)明來實(shí)現(xiàn)，使得較之現(xiàn)有技術(shù)已知的狀況而言，焊件發(fā)生裂紋的風(fēng)險(xiǎn)較小。熔融區(qū)域、熱影響區(qū)和剩余鋼材從焊接溫度凝固并冷卻需要進(jìn)行控制。原則上，冷 卻速率應(yīng)使得不會(huì)向任何硬化相(馬氏體或貝氏體)發(fā)生相變。如果冷卻過程得到良好控 制，則在熔融區(qū)域(焊件)以及熱影響區(qū)內(nèi)形成完全或部分珠光體組織，而焊接部件的剩余 部分加熱到α/Υ轉(zhuǎn)變溫度以上。在實(shí)施方式中，具有受限晶粒尺寸的小晶界碳化物形成 在熔融區(qū)域(焊件)中。晶界碳化物的數(shù)量取決于總含碳量以及冷卻速率。焊接和受控冷卻之后的最終微觀結(jié)構(gòu)應(yīng)該完全或部分是珠光體組織，并且在一種 實(shí)施方式中，具有少量非連續(xù)的晶界碳化物以及可接受的晶粒尺寸。鋼材中可用的總含碳 量決定了以受控速率冷卻時(shí)珠光體、碳化物和鐵素體的發(fā)展。這樣導(dǎo)致焊件較之現(xiàn)有技術(shù) 中已知情形而言，發(fā)生裂紋的風(fēng)險(xiǎn)較小。在受控冷卻之后的微觀結(jié)構(gòu)中，低碳鋼具有珠光體加鐵素體，或者全部是珠光體。 含碳量大約為0. 7wt%的低碳鋼將形成完全珠光體微觀結(jié)構(gòu)，并且如果含碳量低于大約 0. 7wt%，則在從焊接過程進(jìn)行受控冷卻之后，將形成帶有鐵素體的珠光體。鐵素體數(shù)量隨 著含碳量降低而增多。焊接之后進(jìn)行受控冷卻的目的在于避免發(fā)生不希望的相變，例如硬化；避免焊 件和HAZ中發(fā)展出內(nèi)應(yīng)力；在焊接部件中形成均勻的微觀結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)備用于焊接后的熱處理， 例如球化退火/硬化等；使得焊接后熱處理部件準(zhǔn)備用于機(jī)加工或其他處理，以賦予該部 件“軟加工”形狀和尺寸；將構(gòu)形部件硬化到要求的微觀結(jié)構(gòu)屬性。受控冷卻涉及眾多因素，例如用于焊接鋼材的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變(CCT)曲線。例如，在 一種實(shí)施方式中，對(duì)于碳鋼而言，在冷卻經(jīng)過CCT曲線上的珠光體區(qū)域時(shí)，鋼材向珠光 體轉(zhuǎn)變從大約670度開始，將形成帶有一定量晶界碳化物的完全珠光體。時(shí)間溫度/循環(huán) 取決于焊接部件的形狀和尺寸。受控冷卻過程中的轉(zhuǎn)變將針對(duì)部件的橫截面確定。這可能 不同于保護(hù)氣氛中的自然冷卻，直到全部部件進(jìn)行完轉(zhuǎn)變。例如，在部件截面太大時(shí)，鋼材 芯部將保持太熱而不能轉(zhuǎn)變，并且將形成過大的晶界碳化物。在這種情況下，在部件表面區(qū) 域已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w之后，可以實(shí)施提高冷卻速率。例如，在一種實(shí)施方式中，可以在保護(hù)氣氛中、在860度實(shí)施焊接，焊件熔池中的 溫度高于1600度(熔化的鋼)，部件處于保護(hù)氣氛中并冷卻，直到整個(gè)部件(或者預(yù)加熱 區(qū)域)和焊接區(qū)域冷卻到860度。這一過程可能花費(fèi)若干分鐘。從860度開始，所述部件 可以冷卻到CCT曲線上所示的溫度。進(jìn)一步的冷卻循環(huán)由上述因素決定。在一種實(shí)施方式 中，所述部件轉(zhuǎn)移到爐具中并在保護(hù)氣氛中在爐具中冷卻下來，以形成珠光體組織。在一種實(shí)施方式中，所述方法進(jìn)一步包括軟退火步驟。通過增加該步驟，提供了根 據(jù)本發(fā)明第四方面的第二焊縫，其中所述焊縫將包括鐵素體和碳化物。這也有利于進(jìn)一步 處理，例如焊接鋼材部件的機(jī)加工或者變形。較之現(xiàn)有技術(shù)中已知的情形，產(chǎn)生了裂紋風(fēng)險(xiǎn) 較小的焊縫。在一種實(shí)施方式中，所述方法進(jìn)一步包括硬化所述鋼材部件的步驟。通過這一步 驟，可以賦予焊接鋼材部件實(shí)現(xiàn)要求的功能所需的屬性。這例如可以通過硬化由馬氏體或 貝氏體來實(shí)施。也可以實(shí)施表面硬化，諸如感應(yīng)硬化、激光硬化等。在一種實(shí)施方式中，可以在保護(hù)氣氛中實(shí)施加熱、焊接或冷卻。在一種實(shí)施方式中，利用功率射束焊接過程，例如激光焊接或電子束焊接來實(shí)施焊接。在一種實(shí)施方式中，利用電弧焊接過程實(shí)施所述焊接。在一種實(shí)施方式中，利用混合焊接過程例如功率射束與電弧焊接的組合過程來實(shí) 施焊接。這種過程的示例例如是激光焊接加GMAW(MIG)。在一種實(shí)施方式中，可以利用向焊件熔池增加填料的眾多已知技術(shù)中的一種來在 焊接過程中使用適當(dāng)填料。根據(jù)本發(fā)明第二方面，提供的第一焊縫包括含碳量高達(dá)1. 5重量百分比的鋼材， 并且所述第一焊縫具有部分珠光體微觀結(jié)構(gòu)。第一焊縫是根據(jù)第一方面的方法的結(jié)果，更 具體地說，在加熱、接合和受控冷卻之后的結(jié)果。這樣將產(chǎn)生較之現(xiàn)有技術(shù)中已知情形而 言，裂紋風(fēng)險(xiǎn)較低的焊縫。在一種實(shí)施方式中，第一焊縫具有珠光體至少為50%、60%、70%、80%、90%、 91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98% 或 99% 的微觀結(jié)構(gòu)。在一種實(shí)施方式中，第一焊縫進(jìn)一步包括處于2至4體積百分比(Vol% )范圍內(nèi) 的晶界碳化物。在一種實(shí)施方式中，第一焊縫具有處于2. 50至3. 75ν01%范圍內(nèi)的晶界碳 化物。在一種實(shí)施方式中，第一焊縫具有處于2.0至3. 9vol%范圍內(nèi)、2. 1至3.8vol% 范圍內(nèi)、2. 2至3. 7vol%范圍內(nèi)、2. 3至3. 6vol%范圍內(nèi)、2. 4至3. 5vol%范圍內(nèi)、2. 5至 3. 4vol%范圍內(nèi)、2. 6至3. 3vol%范圍內(nèi)、2. 7至3. 2vol %范圍內(nèi)、2. 8至3. Ivol %范圍內(nèi)、 或者2. 9至3. Ovol %范圍內(nèi)的晶界碳化物。根據(jù)本發(fā)明第三方面，提供的第一焊接鋼材部件包括第一鋼材部分和第二鋼材部 分以及根據(jù)本發(fā)明第二方面的第一焊縫。所述第一焊縫將第一鋼材部分與第二鋼材部分接 合。這將產(chǎn)生較之現(xiàn)有技術(shù)中的已知情形而言，裂紋風(fēng)險(xiǎn)較小的焊接鋼材部件。在一種實(shí)施方式中，第一鋼材部分和第二鋼材部分以相同的鋼材制成。在一種實(shí)施方式中，第一鋼材部分和第二鋼材部分以不同的鋼材制成。這樣作的 優(yōu)勢(shì)在于，可以通過組合針對(duì)例如承載能力、耐用性、成本或可加工性而言具有不同屬性的 不同鋼材來定制產(chǎn)生的焊接鋼材部件。在一種實(shí)施方式中，第一鋼材部分和第二鋼材部分是焊接前相同鋼材部件的一部 分。在一種實(shí)施方式中，第一鋼材部分和第二鋼材部分是焊接前不同鋼材部件的一部 分在一種實(shí)施方式中，第一焊接鋼材部件包括多條根據(jù)本發(fā)明第二方面的焊縫。根據(jù)本發(fā)明第四方面，提供的第二焊縫包括含碳量高達(dá)1. 5重量百分比的鋼材， 并且所述焊縫具有鐵素體微觀結(jié)構(gòu)和平均尺寸為0. 2到3微米的碳化物。所述第二焊縫是 根據(jù)本發(fā)明第一方面的方法的結(jié)果，更具體地說，在加熱、接合、冷卻和軟退火之后的結(jié)果。 這種方法將產(chǎn)生較之現(xiàn)有技術(shù)已知的情形而言，裂紋風(fēng)險(xiǎn)較小的焊縫。在一種實(shí)施方式中，碳化物為球形碳化物或者合金碳化物。在一種實(shí)施方式中，碳化物含量可以高達(dá)15體積百分比(V01% )。根據(jù)本發(fā)明第五方面，提供的第二焊接鋼材部件包括第一鋼材部分和第二鋼材部 分，以及根據(jù)本發(fā)明第四方面的焊縫。所述焊縫接合第一鋼材部分和第二鋼材部分。這將產(chǎn)生較之現(xiàn)有技術(shù)已知的情形而言，裂紋風(fēng)險(xiǎn)更小的焊接鋼材部件。在一種實(shí)施方式中，第一鋼材部分和第二鋼材部分以相同的鋼材制成。在一種實(shí)施方式中，第一鋼材部分和第二鋼材部分以不同的鋼材制成。這樣做的 優(yōu)勢(shì)在于，可以通過組合針對(duì)例如承載能力、耐用性、成本或可加工性而言具有不同屬性的 不同鋼材來定制產(chǎn)生的焊接鋼材部件。此外，還可以在焊接之前對(duì)不同鋼材進(jìn)行不同的適 當(dāng)熱處理。在一種實(shí)施方式中，第一鋼材部分和第二鋼材部分是焊接前相同鋼材部件的一部 分。在一種實(shí)施方式中，第一鋼材部分和第二鋼材部分是焊接前不同鋼材部件的一部 分。在一種實(shí)施方式中，焊接鋼材部件包括多條根據(jù)本發(fā)明第四方面的焊縫。根據(jù)本發(fā)明第六方面，提供的第三焊接鋼材部件包括熱影響區(qū)、不受焊接影響的 未影響區(qū)和焊縫。此外，焊縫和熱影響區(qū)至少其中之一與未影響區(qū)具有基本上相同的微觀 結(jié)構(gòu)。因此，焊縫和熱影響區(qū)至少其中之一的微觀結(jié)構(gòu)與未影響區(qū)的微觀結(jié)構(gòu)相同或者非 常類似?？梢宰R(shí)別并容許非常小的差異或變化。所述非常小的差異或變化例如可以涉及含 碳量、碳化物含量、碳化物分布、碳化物尺寸等。本領(lǐng)域技術(shù)人員利用先進(jìn)的檢查技術(shù)諸如 顯微鏡或X射線分析可以觀察到微觀結(jié)構(gòu)中的少量差異，諸如晶粒尺寸、材料纖維流等。這 是根據(jù)本發(fā)明的第一方面的方法的結(jié)果。這種方法的優(yōu)勢(shì)在于，焊接鋼材部件將具備良好 的強(qiáng)度、良好的抗疲勞性和承載能力，并且制造簡(jiǎn)單且便宜。所述創(chuàng)造性的方法還導(dǎo)致具有 良好加工性的焊接鋼材部件。此外，所述創(chuàng)造性的方法導(dǎo)致具有改良的硬度、尺寸穩(wěn)定性、 耐磨性和滾動(dòng)接觸抗疲勞性的焊接鋼材部件。這些優(yōu)勢(shì)對(duì)于滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承應(yīng)用場(chǎng)合 尤其重要，因?yàn)樗鼈兂惺芊浅?yán)酷和復(fù)雜的運(yùn)行操作，并且例如作為滾動(dòng)和滑動(dòng)接觸的結(jié) 果而同時(shí)承受很多作用力，例如，拉力、壓力、摩擦力等。鑒于軸承應(yīng)用場(chǎng)合必須能控制并吸 收如此多的不同載荷、作用力、應(yīng)力、熱量、冷卻等的實(shí)際情況，焊接軸承部件的焊縫的要求 和規(guī)格必須非常嚴(yán)格。根據(jù)本發(fā)明第七方面，提供了用于制造根據(jù)本發(fā)明第一方面的軸承部件的方法。根據(jù)本發(fā)明第八方面，提供了包括根據(jù)本發(fā)明第二或第四方面的焊縫的軸承部 件。在一種實(shí)施方式中，軸承部件用于滾動(dòng)或滑動(dòng)軸承。在一種實(shí)施方式中，軸承部件是內(nèi)圈、外圈、中心轂、輪轂軸承單元、輪轂、軸承單 元、滾動(dòng)元件或套圈任一。在一種實(shí)施方式中，內(nèi)圈或外圈任一是凸緣環(huán)圈。在一種實(shí)施方式中，中心轂、輪 轂軸承單元或者輪轂任一具有凸緣。在一種實(shí)施方式中，所述凸緣利用根據(jù)本發(fā)明第一或第七方面的焊接而接合到內(nèi) 圈、外圈、中心轂、輪轂軸承單元或者輪轂任一。在一種實(shí)施方式中，包括軸承部件的滾動(dòng)軸承是滾珠軸承、輥?zhàn)虞S承、柱狀輥?zhàn)虞S 承、球形輥?zhàn)虞S承、復(fù)曲面輥?zhàn)虞S承、斜輥?zhàn)虞S承、錐形輥?zhàn)虞S承、輥針軸承、止推軸承、軸承 單元、車輪軸承、輪轂軸承、小齒輪軸承或者凸緣軸承任一。在一種實(shí)施方式中，軸承部件是螺釘或用于球形螺釘或輥?zhàn)勇葆數(shù)穆菽浮?br> 在一種實(shí)施方式中，第一鋼材部分、第二剛才部分、鋼材部件或者焊件任一的含碳 量處于0. 1至1. 5wt%的范圍內(nèi)、0. 2至1. 5wt%的范圍內(nèi)、0. 3至1. 5wt%的范圍內(nèi)、0. 4至 1. 5wt%的范圍內(nèi)、0. 5至1. 5wt%的范圍內(nèi)、0. 6至1. 5wt%的范圍內(nèi)、0. 7至1. 5wt%的范 圍內(nèi)、0. 8至1. 5wt%的范圍內(nèi)、0. 9至1. 5wt%的范圍內(nèi)、1. 0至1. 5wt%的范圍內(nèi)、1. 1至 1. 5wt%的范圍內(nèi)、1. 2至1. 5wt%的范圍內(nèi)、1. 3至1. 5wt%的范圍內(nèi)或者1. 4至1. 5wt%0在一種實(shí)施方式中，第一鋼材部分、第二鋼材部分、鋼材部件或者焊件任一的含碳 量處于0.6至1. lwt%的范圍內(nèi)、0. 7至1. lwt%的范圍內(nèi)、0. 8至1. lwt%的范圍內(nèi)、0. 9至 1. lwt%的范圍內(nèi)或者1. 0至1. lwt%。在一種實(shí)施方式中，焊縫取向沿著一定的方向，以使焊縫的一個(gè)部件沿著軸承的 軸向。在一種實(shí)施方式中，焊縫的取向沿著一定方向，以使其基本上垂直于軸承滾動(dòng)或 滑動(dòng)方向。本發(fā)明任一方面的全部特征和實(shí)施方式適用于本發(fā)明其他方面的全部特征和實(shí) 施方式，反之亦然。


圖1是用于制造根據(jù)本發(fā)明第一方面的鋼材部件的方法流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的焊縫的簡(jiǎn)略視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的焊縫的簡(jiǎn)略視圖；圖如是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的焊接鋼材部件的簡(jiǎn)略視圖；圖4b是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的焊接鋼材部件的簡(jiǎn)略視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式，用于制造鋼圈的方法的簡(jiǎn)略視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的凸緣軸承圈的簡(jiǎn)略視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式，帶有軸承圈的滾動(dòng)軸承的一部分的簡(jiǎn)略視圖；圖fe是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的車輪軸承單元的簡(jiǎn)略視圖；圖8b是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的車輪軸承單元的簡(jiǎn)略視圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式，用于制造套圈的方法的簡(jiǎn)略視圖。
具體實(shí)施例方式在圖1中，示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，用于制造鋼材部件的方法的流程圖。所 述鋼材部件6包括第一鋼材部分7和第二鋼材部分8，并且第一和第二鋼材部分的含碳量高 達(dá)1. 5重量百分比(wt% )。根據(jù)該方法的第一步驟1，第一鋼材部分7和第二鋼材部分8 至少部分地加熱到α/Υ轉(zhuǎn)變溫度以上。在接來的步驟2中，第一鋼材部分7和第二鋼材 部分8通過焊接而接合，并且焊接過程發(fā)生在α/γ轉(zhuǎn)變溫度以上的溫度。在另一個(gè)后續(xù) 步驟3中，施加冷卻以避免硬化效應(yīng)。在冷卻步驟3之后，可能希望通過應(yīng)用軟退火步驟4 來進(jìn)一步處理鋼材部件6。這一步驟將有利于其他處理(未示出)，例如鋼材部件6的機(jī)加 工和變形。在該方法的另一個(gè)后續(xù)步驟中，應(yīng)用硬化過程5，賦予焊接鋼材部件6希望的屬 性。在圖2中，示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的焊縫的簡(jiǎn)略視圖。鋼材部件6的第一鋼材部分7和第二鋼材部分8利用焊縫9來接合。在這幅圖中，為了簡(jiǎn)化，以大致矩形輪廓 來簡(jiǎn)略表示焊縫。但是，應(yīng)該理解焊縫9可以呈現(xiàn)其他不同輪廓，例如更像三角形的輪廓。 熱影響區(qū)10存在于焊縫9附近，并且未影響區(qū)A鄰近熱影響區(qū)10。在這種實(shí)施方式中，第 一和第二鋼材部分7、8以相同的鋼材制成，并具有相同的微觀結(jié)構(gòu)。此外，在這種實(shí)施方式 中，在根據(jù)本發(fā)明的方法的加熱1、焊接2和冷卻3之后，但是在任何進(jìn)一步處理步驟諸如軟 退火4之前，觀察鋼材部件6。因此，熱影響區(qū)10較之第一和第二鋼材部分7、8的未影響 區(qū)A具有略微不同的微觀結(jié)構(gòu)。焊縫9相對(duì)于第一和第二鋼材部分7、8的熱影響區(qū)10和 未影響區(qū)A具有另一種微觀結(jié)構(gòu)。在圖3中，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的焊縫的簡(jiǎn)略視圖。鋼材部件6的第一鋼材部分7和第二鋼材部分8利用焊縫9來接合。熱影響區(qū)10 鄰近焊縫9，而未影響區(qū)A鄰近熱影響區(qū)10。在這種實(shí)施方式中，第一和第二鋼材部分7、8 以相同的鋼材制成并具有相同的微觀結(jié)構(gòu)。但是，在這種實(shí)施方式中，除了在根據(jù)圖2的實(shí) 施方式中實(shí)施的步驟之外，在根據(jù)本發(fā)明的方法的軟退火4步驟之后，觀察鋼材部件6。因 此，熱影響區(qū)10和焊縫9，相對(duì)于第一和第二鋼材部分7、8的未影響區(qū)A，具有相同或者非 常相似的微觀結(jié)構(gòu)。在圖如中，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的焊接鋼材部件的簡(jiǎn)略視圖。在這種實(shí)施 方式中，鋼材部件是包括焊縫9的環(huán)圈11。焊縫9將環(huán)圈11的第一和第二鋼材部分7、8接 合。焊縫9利用根據(jù)本發(fā)明第一方面的方法形成。在圖4b中，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的焊接鋼材部件的簡(jiǎn)略視圖。在這種實(shí)施 方式中，鋼材部件是包括兩條焊縫9的環(huán)圈11。焊縫9將環(huán)圈11的第一和第二鋼材部分 7、8接合。焊縫9通過采用根據(jù)本發(fā)明第一方面的方法形成。在圖5中，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式用于制造鋼材環(huán)圈的方法的簡(jiǎn)略視圖。在 這種實(shí)施方式中，導(dǎo)線12或者鋼坯12彎曲成環(huán)狀元件13。環(huán)狀元件13具有第一鋼材部分 7和第二鋼材部分8。在以下步驟14中，環(huán)狀元件13的第一和第二鋼材部分7、8利用焊縫 9接合，由此形成鋼圈11。焊縫9通過采用根據(jù)本發(fā)明第一方面的方法形成。在圖6中，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的凸緣軸承環(huán)的簡(jiǎn)略視圖。凸緣軸承環(huán)15 包括鋼圈19和凸緣16。所述凸緣另外存在多個(gè)孔，這些孔可以用于將凸緣固定到另一個(gè)結(jié) 構(gòu)(未示出)。鋼圈19具有用于接收滾動(dòng)元件諸如滾珠或輥?zhàn)踊蛘呓邮栈h(huán)(未示出)的 座圈18。鋼圈11進(jìn)一步具有第一鋼材部分7，而凸緣16具有利用焊縫9接合的第二鋼材 部分8。焊縫9通過采用根據(jù)本發(fā)明第一方面的方法形成。應(yīng)該指出，這種實(shí)施方式僅為例 述目的，并且焊縫的位置可以位于所述焊接部件上的其他地方。此外，其他軸承部件也可以 包括根據(jù)本發(fā)明的焊縫。在圖7中，示出了帶有根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的軸承環(huán)的滾動(dòng)軸 承一部分的簡(jiǎn)略視圖。在這種實(shí)施方式中，滾動(dòng)軸承20是球形輥?zhàn)虞S承。它包括內(nèi)圈22、 外圈23、成兩排的多個(gè)輥?zhàn)覯、和用于將輥?zhàn)覯保持在位置上的套圈21。外圈23具有利 用焊縫9接合的第一鋼材部分7和第二鋼材部分8。焊縫9通過采用根據(jù)本發(fā)明第一方面 的方法形成。應(yīng)該指出，這種實(shí)施方式僅僅為例述目的，并且焊縫的位置可以選擇在焊接部 件中的其他地方。此外，其他軸承部件可以包括根據(jù)本發(fā)明的焊縫。在圖8a中，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的車輪軸承單元的簡(jiǎn)略視圖。車輪軸承單 元沈包括內(nèi)圈22或輪轂22、外圈23和插置在其間的多個(gè)滾珠25。外圈23可以具有將車
9輪軸承單元連接到車側(cè)配件例如轉(zhuǎn)向節(jié)(未示出)的凸緣(未示出)。內(nèi)圈22具有第一鋼 材部分7。目的是用于將車輪配裝到車輪軸承單元沈的凸緣16具有第二鋼材部分8。第 一鋼材部分7和第二鋼材部分8利用根據(jù)本發(fā)明的焊縫9接合，因此將凸緣16接合到車輪 軸承單元沈的內(nèi)圈22。焊縫9通過采用根據(jù)部本發(fā)明第一方面的方法形成。在這種實(shí)施方式中，滾動(dòng)元件為滾珠，但是也可以為斜輥?zhàn)踊蛘咧鶢钶佔(zhàn)印Ｋ鲕?輪軸承單元還可以包括其他軸承部件，諸如套圈、密封件、傳感器、編碼器、潤(rùn)滑劑等。還應(yīng) 該理解，本發(fā)明并不局限于如圖8a所示的車輪軸承單元，而是也適用于其他輪轂和車輪軸 承設(shè)計(jì)。還應(yīng)該指出，這種實(shí)施方式僅僅為例述目的，并且焊縫的位置可以位于車輪軸承單 元上的其他地方。此外，其他車輪軸承部件可以包括根據(jù)本發(fā)明的焊縫。在圖8b中，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的車輪軸承單元的簡(jiǎn)略視圖。車輪軸承單 元沈包括內(nèi)圈22或輪轂22、外圈23、和多個(gè)滾珠25。在這種實(shí)施方式中，車輪軸承單元進(jìn) 一步具有壓力配合到內(nèi)圈22上的單獨(dú)內(nèi)圈27。所述單獨(dú)的內(nèi)圈27具有第一鋼材部分7。 外圈23可以具有用來將車輪軸承單元連接到車側(cè)配件例如轉(zhuǎn)向節(jié)(未示出)的凸緣(未 示出)。內(nèi)圈22具有目的是將車輪配裝到車輪軸承單元沈的凸緣16。內(nèi)圈22進(jìn)一步具 有第二鋼材部分8。第一鋼材部分7和第二鋼材部分8利用根據(jù)本發(fā)明的焊縫接合，因此將 單獨(dú)的內(nèi)圈27接合到車輪軸承單元沈的內(nèi)圈22。焊縫9通過采用根據(jù)本發(fā)明第一方面的 方法形成。在這種實(shí)施方式中，滾動(dòng)元件為滾珠，但是也可以是斜輥?zhàn)踊蛑鶢钶佔(zhàn)?。所述車?軸承單元還可以包括其他軸承部件諸如套圈、密封件、傳感器、編碼器、潤(rùn)滑劑等。還應(yīng)該理 解，本發(fā)明并不局限于如圖8b所示的車輪軸承單元，而是也適用于其他輪轂和車輪軸承設(shè) 計(jì)。還應(yīng)該指出，這種實(shí)施方式僅僅為例述目的，并且焊縫位置可以處于車輪軸承單元上的 其他地方。此外，其他車輪軸承部件可以包括根據(jù)本發(fā)明的焊縫。應(yīng)該理解，除了車輪軸承單元的這兩種實(shí)施方式之外，還存在這種車輪軸承單元 的其他部分和實(shí)施方式，其中適用。根據(jù)本發(fā)明不同方面的制造方法、焊件或者焊接部件。在圖9中，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式用來制造套圈的方法的簡(jiǎn)略視圖。在這種 實(shí)施方式中，鋼片已經(jīng)輥軋成期望輪廓觀。在接下來的步驟中，沖壓多個(gè)凹坑30。產(chǎn)生的 鋼材型材四彎曲成環(huán)圈(未示出)。鋼材型材四具有第一鋼材部分7和第二鋼材部分8。 在以下步驟14中，鋼材型材的第一和第二鋼材部分7、8利用焊縫9接合，因此產(chǎn)生套圈31。 焊縫9通過采用根據(jù)本發(fā)明第一方面的方法形成。應(yīng)該理解，除了套圈的這種實(shí)施方式之 外，還存在其他可行的實(shí)施方式，其中適用根據(jù)本發(fā)明不同方面的制造方法、焊件或焊接部 件。例如，可以通過將銷或小鋼片焊接到較大的沖壓鋼片四而形成凹坑30。
權(quán)利要求
1.一種用于制造包括第一鋼材部分(7)和第二鋼材部分(8)的鋼材部件(6、11)的方 法，所述第一和第二鋼材部分(7、8)的含碳量高達(dá)1. 5重量百分比，所述方法包括-至少部分地加熱(1)所述第一鋼材部分(7)并至少部分地加熱所述第二鋼材部分 (8)，到α/γ轉(zhuǎn)變溫度以上；和-通過焊接接合( 所述第一鋼材部分(7)和所述第二鋼材部分(8)，所述焊接發(fā)生在 α/Υ轉(zhuǎn)變溫度以上的溫度；和-冷卻(3)以避免硬化效應(yīng)。
2.一種用于制造鋼材部件(6)的方法，包括如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括軟退 火步驟。
3.一種用于制造鋼材部件(6)的方法，包括如權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括硬化 (5)所述鋼材部件(6,11)的步驟。
4.一種焊縫(9)，包括:-含碳量高達(dá)1. 5重量百分比的鋼材；-其中所述焊縫(9)具有部分珠光體微觀結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求4所述的焊縫(9)，進(jìn)一步包括2至4體積百分比范圍內(nèi)的晶界碳化物。
6.一種焊接鋼材部件(6、11)，包括-第一鋼材部分(7)；-第二鋼材部分⑶；和-如權(quán)利要求4或5所述的焊縫(9)，所述焊縫(9)接合所述第一鋼材部分(7)和所述 第二鋼材部分(8)。
7.如權(quán)利要求6所述的焊接鋼材部件(6、11)，其特征在于，所述第一鋼材部分(7)和 所述第二鋼材部分(8)以相同的鋼材制成。
8.如權(quán)利要求6所述的焊接鋼材部件(6、11)，其特征在于，所述第一鋼材部分(7)和 所述第二鋼材部分(8)以不同的鋼材制成。
9.如權(quán)利要求6所述的焊接鋼材部件(6、11)，其特征在于，所述第一鋼材部分(7)和 所述第二鋼材部分(8)是焊接前相同鋼材部件的一部分。
10.如權(quán)利要求6所述的焊接鋼材部件(6、11)，其特征在于，所述第一鋼材部分(7)和 所述第二鋼材部分(8)是焊接前不同鋼材部件的一部分。
11.一種焊接鋼材部件(6、11)，具有多條如權(quán)利要求4或5所述的焊縫(9)。
12.—種焊縫(9)，包括:-含碳量高達(dá)1. 5重量百分比的鋼材；-其中所述焊縫(9)具有鐵素體微觀結(jié)構(gòu)以及平均尺寸為0. 2到3微米的碳化物。
13.一種焊接鋼材部件(6、11)，包括-第一鋼材部分(7)；-第二鋼材部分⑶；和-如權(quán)利要求12所述的焊縫(9)，所述焊縫(9)接合所述第一鋼材部分(7)和所述第 二鋼材部分(8)。
14.如權(quán)利要求13所述的焊接鋼材部件(6、11)，其特征在于，所述第一鋼材部分(7) 和所述第二鋼材部分(8)以相同的鋼材制成。
15.如權(quán)利要求13所述的焊接鋼材部件(6、11)，其特征在于，所述第一鋼材部分(7) 和所述第二鋼材部分(8)以不同的鋼材制成。
16.如權(quán)利要求13所述的焊接鋼材部件(6、11)，其特征在于，所述第一鋼材部分(7) 和所述第二鋼材部分(8)是焊接前相同鋼材部件的一部分。
17.如權(quán)利要求13所述的焊接鋼材部件(6、11)，其特征在于，所述第一鋼材部分(7) 和所述第二鋼材部分(8)是焊接前不同鋼材部件的一部分。
18.一種焊接鋼材部件(6、11)，具有多條如權(quán)利要求13所述的焊縫(9)。
19.一種焊接鋼材部件(6、11)，具有 -熱影響區(qū)(10)；-不受焊接影響的未影響區(qū)(A)；和-焊縫(9)，所述焊縫(9)和所述熱影響區(qū)(10)至少其中之一與所述未影響區(qū)(A)具 有基本上相同微觀結(jié)構(gòu)。
20.如權(quán)利要求1所述制造鋼材部件(6、11)的方法，其特征在于，所述鋼材部件(6、 11)是軸承部件(11、15、20、22、26、27、31)。
21.一種軸承部件(11、15、20、22、沈、27、31)，包括如權(quán)利要求4或5所述的焊縫(9)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造包括第一鋼材部分(7)和第二鋼材部分(8)的鋼材部件(6、11)的方法，所述第一和第二鋼材部分(7、8)的含碳量高達(dá)1.5重量百分比。所述方法包括至少部分地加熱(1)所述第一鋼材部分(7)并至少部分地加熱所述第二鋼材部分(8)，到α/γ轉(zhuǎn)變溫度以上；和通過焊接接合(2)所述第一鋼材部分(7)和所述第二鋼材部分(8)，所述焊接發(fā)生在α/γ轉(zhuǎn)變溫度以上的溫度；和冷卻(3)以避免硬化效應(yīng)。本發(fā)明進(jìn)一步涉及焊縫(9)、焊接鋼材部件(6、11)和軸承部件(11、15、20、22、26、27、31)。
文檔編號(hào)F16C33/00GK102076874SQ200980125484
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2009年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月11日
發(fā)明者帕特里克·達(dá)爾曼, 約翰·范德桑登 申請(qǐng)人:Skf公司