本发明公开了一种轴承外圈滚道强化处理装置及处理方法，包括真空处理室、高真空抽气系统、高压靶台、等离子体产生器、离子加速组件和供气系统。还公开了该装置的处理方法。本发明通过真空处理室、高真空抽气系统、高压靶台、等离子体产生器、离子加速组件和供气系统的配合，形成一套完整的离子注入处理设备。射频电源建立射频放电氮、碳、氩等离子体，大功率高压脉冲电源对被处理钢球提供负高压脉冲偏压，以实施离子注入或薄膜沉积处理。轴承外圈套在栅网电极及中心电极上，使得轴承外外圈的滚道获得较均匀的注入剂量；强化处理效果更好。
1.一种轴承外圈滚道强化处理装置，其特征在于，包括真空处理室、高真空抽气系统、高压靶台、等离子体产生器、离子加速组件和供气系统；
所述的真空处理室包括钟罩、底板，所述的钟罩置于底板上方；
所述的高真空抽气系统包括涡轮分子泵和旋片式真空泵，所述的真空泵与涡轮分子泵连接，所述的涡轮分子泵吸入口穿过底板与真空处理室连通；
所述的的高压靶台包括靶台圆盘和绝缘支撑座，所述的支撑座一端固定在底板上，另一端固定在靶台圆盘底部将其支撑固定；
所述的等离子体产生器包括射频电源、中心电极和栅网电极；所述的底板上设置若干组轴承外圈冷却套，所述的轴承外圈冷却套内设置栅网，所述的栅网内设置中空管；所述的中空管穿过靶台圆盘和底板，所述的栅网穿过靶台圆盘并与底板连接；所述的射频电源一端连接底板，间接与栅网连接形成栅网电极，另一端与管壁上设有若干孔的中空管相连形成中心电极；
所述的离子加速组件包括大功率高压脉冲电源和靶台电极，固定在靶台圆盘下端的靶台电极穿过底板与大功率高压脉冲电源连接，大功率高压脉冲电源另一端与底板连接并接地；
2.根据权利要求1所述的一种轴承外圈滚道强化处理装置，其特征在于，所述的供气系统包括钢瓶、气体质量流量计、电磁阀和混气室，所述的若干个气体质量流量计两端分别连接电磁阀，两端的电磁阀分别与钢瓶、混气室连接；所述的混气室与真空处理室内的中心电极连接。
3.根据权利要求1所述的一种轴承外圈滚道强化处理装置，其特征在于，所述的真空处理室还包括视窗和铅皮罩，所述的铅皮罩置于钟罩外且将钟罩包围；所述的视窗穿过铅皮罩及钟罩。
4.根据权利要求1所述的一种轴承外圈滚道强化处理装置，其特征在于，所述的钟罩外设置半幅式水道冷却管。
5.根据权利要求1所述的一种轴承外圈滚道强化处理装置，其特征在于，所述的底板上设置有冷却进油口、冷却出油口与冷却套连通。
6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的一种轴承外圈滚道强化处理装置，其处理方法为：a、 将经超声波清洗过的轴承外圈放入冷却套内，轴承外圈内为栅网电极和中心电极；
b、启动旋片式真空泵，将真空处理室内的大气状态抽到30Pa, 涡轮分子泵开始工作，将真空处理室内的真空度控制到（2-3）×10-4 Pa；
c、将钢瓶内的气体按所需比例送入混气室，经混合后再送入中心电极；通过中心电极上的孔向轴承外圈内侧送入混合气体；
d、射频电源建立射频放电氮、碳、氩等离子体，真空处理室内自由电子充分吸收射频电场的能量，激励起射频放电氮、碳、氩等离子体；
f、大功率高压脉冲电源启动，用于对被处理轴承外圈提供负高压脉冲偏压，以实施离子注入或薄膜沉积处理；
g、启动减速电机，主动齿轮带动传动轴进而带动拨盘旋转，轴承外圈在靶台圆盘上缓慢滚动，轴承外圈表面获得较均匀的注入剂量；
一种轴承外圈滚道强化处理装置及处理方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种轴承外圈滚道强化处理装置及处理方法，属于轴承强化处理生产设备及其制造领域。
背景技术
[0002] 我国是轴承生产大国、轴承出口数量占世界首位，但国产轴承大多为中、低档轴承，附加值较低，加上企业之间的无序竞争，利润率非常低；然而我国军工企业、航空、航天等高新技术与科学研究、原子能发电站、高速列车等等行业急需要的长寿命高端轴承、特种轴承大多需要进口。
[0003] 由于国产轴承钢冶金质量和国外轴承钢差距较大，以及由于国产轴承在设计、制造、润滑、装配等方面与国外的差距，使国产轴承与国外轴承相比，其抗磨损、抗腐蚀、抗疲劳性能较差，使用寿命较低。
[0004] 等离子体浸泡式离子注入工艺不存在类似薄膜的剥落问题，可以精确控制注入离子数量，其控制方法是检测注入电荷的数量和能量，能保持试样表面粗糙度，不影响尺寸精度。
[0005] 由于离子注入工艺特点很适用轴承的表面改性处理，它不用改变轴承的材料、设计和机械加工工艺就可达到轴承延长的目的。
[0006] 等离子体浸泡式离子注入（PIII）是一种新颖离子注入技术，它消除了束线离子注入技术固有的直射性限制，设备较简单、投资费用较低、但只能小批量处理零件，得不到了迅速发展。
发明内容
[0007] 为克服上述不足，本发明目的是提供一种结构简单的可对轴承外圈滚道进行强化处理的装置及处理方法。
[0008] 本发明的方案如下：一种轴承外圈滚道强化处理装置，包括真空处理室、高真空抽气系统、高压靶台、等离子体产生器、离子加速组件和供气系统；
[0009] 所述的真空处理室包括钟罩、底板，所述的钟罩置于底板上方；
[0010] 所述的高真空抽气系统包括涡轮分子泵和旋片式真空泵，所述的真空泵与涡轮分子泵连接，所述的涡轮分子泵吸入口穿过底板与真空处理室连通；
[0011] 所述的的高压靶台包括靶台圆盘和绝缘支撑座，所述的支撑座一端固定在底板上，另一端固定在靶台圆盘底部将其支撑固定；
[0012] 所述的等离子体产生器包括射频电源、中心电极和栅网电极；所述的底板上设置若干组轴承外圈冷却套，所述的轴承外圈冷却套内设置栅网，所述的栅网内设置中空管；所述的中空管穿过靶台圆盘和底板，所述的栅网穿过靶台圆盘并与底板连接；所述的射频电源一端连接底板，间接与栅网连接形成栅网电极，另一端与管壁上设有若干孔的中空管相连形成中心电极；
[0013] 所述的离子加速组件包括大功率高压脉冲电源和靶台电极，固定在靶台圆盘下端的靶台电极穿过底板与大功率高压脉冲电源连接，大功率高压脉冲电源另一端与底板连接并接地。
[0014] 进一步，所述的供气系统包括钢瓶、气体质量流量计、电磁阀和混气室，所述的若干个气体质量流量计两端分别连接电磁阀，两端的电磁阀分别与钢瓶、混气室连接；所述的混气室与真空处理室内的中心电极连接。
[0015] 进一步，所述的真空处理室还包括视窗和铅皮罩，所述的铅皮罩置于钟罩外且将钟罩包围；所述的视窗穿过铅皮罩及钟罩。
[0016] 进一步，所述的钟罩外设置半幅式水道冷却管。
[0017] 进一步，所述的底板上设置有冷却进油口、冷却出油口与冷却套连通。
[0018] 一种轴承外圈滚道强化处理装置的处理方法为：
[0019] a、 将经超声波清洗过的轴承外圈放入冷却套内，轴承外圈内为栅网电极和中心电极；
[0020] b、启动旋片式真空泵，将真空处理室内的大气状态抽到30Pa, 涡轮分子泵开始工作，将真空处理室内的真空度控制到（2-3）×10-4 Pa；
[0021] c、将钢瓶内的气体按所需比例送入混气室，经混合后再送入中心电极；通过中心电极上的孔向轴承外圈内侧送入混合气体；
[0022] d、射频电源建立射频放电氮、碳、氩等离子体，真空处理室内自由电子充分吸收射频电场的能量，激励起射频放电氮、碳、氩等离子体；
[0023] e、启动冷却；
[0024] f、大功率高压脉冲电源启动，用于对被处理轴承外圈提供负高压脉冲偏压，以实施离子注入或薄膜沉积处理；
[0025] f、启动减速电机，主动齿轮带动传动轴进而带动拨盘旋转，轴承外圈在靶台圆盘上缓慢滚动，轴承外圈表面获得较均匀的注入剂量；
[0026] g、真空室恢复常压、冷却。
[0027] 本发明通过真空处理室、高真空抽气系统、高压靶台、等离子体产生器、离子加速组件和供气系统的配合，形成一套完整的离子注入处理设备。射频电源建立射频放电氮、碳、氩等离子体，大功率高压脉冲电源对被处理轴承外圈提供负高压脉冲偏压，以实施离子注入或薄膜沉积处理。轴承外圈套在栅网电极及中心电极上，使得轴承外圈的滚道获得较均匀的注入剂量；强化处理效果更好。
附图说明
[0028] 图1为本发明的结构示意图。
[0029] 图2为本发明冷却连接套内的结构示意图。
[0030] 图3为本发明轴承外圈与射频电源、大功率高压脉冲电源之间的连接示意图。
具体实施方式
[0031] 下面结合附图对本发明做进一步说明。
[0032] 一种轴承外圈滚道强化处理装置，包括真空处理室、高真空抽气系统、高压靶台、等离子体产生器、离子加速组件和供气系统。
[0033] 真空处理室包括钟罩1、底板2，钟罩1置于底板2上方；本发明设置有铅皮罩28置于钟罩外且将钟罩包围；视窗29穿过铅皮罩及钟罩。在设备运行过程中同时会产生软X射线及RF电磁辐射，他们均对人体有损伤作用，必需适当防护。在设备中，由于注入电压不太高，仅为20-35kV，因此由离子轰击零件表面所撞击出的二次电子能量不是很高，器壁产生的软X射线也不会太强，但仍然可能伤害工作人员的健康。用3mm厚的高纯防护铅皮严密包裹真空处理处理室外表面，可有效地屏蔽所产生的软X射线，使真空处理室外泄漏的软X射线剂量远低于非放射性工作者允许的最低剂量。
[0034] 高真空抽气系统包括涡轮分子泵10和旋片式真空泵11，真空泵11与涡轮分子泵10连接，涡轮分子泵10吸入口穿过底板2与真空处理室连通。
[0035] 高压靶台包括靶台圆盘31和绝缘支撑座30，支撑座30一端固定在底板2上，另一端固定在靶台圆盘31底部将其支撑固定。
[0036] 等离子体产生器包括射频电源12、中心电极和栅网电极；底板2上设置若干组轴承外圈冷却套6，轴承外圈冷却套6内径向设置栅网3，栅网3内径向设置中空管4，中空管4上端封闭；中空管4穿过靶台圆盘31和底板2，栅网3穿过靶台圆盘31并与底板连接；射频电源12一端通过线缆连接底板2，间接与栅网3连接形成栅网电极，另一端通过线缆与管壁上设有若干孔的中空管4相连形成中心电极。中空管与底板连接处设置有电极绝缘密封件，栅网与靶台圆盘连接处设置有栅网电极绝缘件，两者均起到绝缘密封的作用。
[0037] 离子加速组件包括大功率高压脉冲电源26和靶台电极8，固定在靶台圆盘31下端的靶台电极8穿过底板2通过线缆与大功率高压脉冲电源26连接，大功率高压脉冲电源26另一端通过线缆与底板2连接并接地。靶台电极与底板连接处设置有绝缘密封件。
[0038] 供气系统包括钢瓶25、21、17，气体质量流量计23、19、15、电磁阀22、24、18、20、14、16和混气室13，气体质量流量计两端分别连接电磁阀，两端的电磁阀分别与钢瓶、混气室连接；混气室与真空处理室内的中心电极连接。混气室通过输气管与真空处理室内的中心电极连通。
[0039] 本发明的底板上设置有冷却进油口7、冷却出油口9与冷却套6连通。轴承外圈冷却套内通变压器油作冷却媒，经冷却进油口流入，冷却出油口流出。冷却进油口、冷却出油口连接输油管，输油管通过穿壁器穿过底板与外部输油装置连接。
[0040] 一种轴承外圈滚道强化处理装置的处理方法为：
[0041] a、 将经超声波清洗过的轴承外圈放入冷却套内，轴承外圈内为栅网电极和中心电极；
[0042] b、启动旋片式真空泵，将真空处理室内的大气状态抽到30Pa, 涡轮分子泵开始工-4作，将真空处理室内的真空度控制到（2-3）×10 Pa；
[0043] c、将钢瓶内的气体按所需比例送入混气室，经混合后再送入中心电极；通过中心电极上的孔向轴承外圈内侧送入混合气体；
[0044] d、射频电源建立射频放电氮、碳、氩等离子体，真空处理室内自由电子充分吸收射频电场的能量，激励起射频放电氮、碳、氩等离子体；在这一过程中，射频电源中的调节阻抗匹配器的微调电容，可使电路中的反射功率降低，使射频电场的能量有效地耦合到真空室内，真空室内自由电子充分吸收射频电场的能量，激励起射频放电氮或碳等离子体；
[0045] e、启动冷却；
[0046] f、大功率高压脉冲电源启动，用于对被处理轴承外圈提供负高压脉冲偏压，以实施离子注入或薄膜沉积处理；
[0047] g、启动减速电机，主动齿轮带动传动轴进而带动拨盘旋转，轴承外圈在靶台圆盘上缓慢滚动，轴承外圈表面获得较均匀的注入剂量；
[0048] h、、真空室恢复常压、冷却。
[0049] 尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。
