技术领域

本发明涉及激光加工应用技术领域，特别是涉及变桨/偏航轴承套圈滚道的激光相变硬化方法及加工装置，适用于对大型轴承的滚道表面热处理。

技术背景

风力发电机组的工作环境比较恶劣，因而在抗振、抗疲劳方面要求较高，为了提高轴承的使用寿命，在加工过程中需要对轴承套圈滚道表面进行热处理，以提高其耐腐蚀性和抗振等性能，变桨/偏

航轴承套圈一般采用42CrMo制造，也可采用性能相当或更优的其他材料，其套圈滚道表面淬火硬度应不低于55HRC，滚道表面硬化层深度应≥3mm。

传统热处理通过正火、退火、淬火在进行回火以得到高硬度的马氏体，回火后工件在抗振、抗疲劳方面的性能大幅提高。但由于加工过程中温度的不稳定，感应淬火阶段工件常常会因为淬火不完全故而存在软带，变桨/偏航轴承套圈尺寸一般都在两米以上，局部部位进行加工难度较大，且套圈壁较薄，工件在热处理过程中因此会因为高温而产生热变形，因而工件在回火后一般还需再进行精加工处理，回火过程中也可能产生裂纹导致报废。

随着科技的进步，激光淬火逐渐开始在机械行业广泛应用。相对于传统淬火，激光淬火能量密度高，冷却速度快，不需要冷却介质，其淬火淬硬层均匀，硬度高(比传统淬火高1～3HRC)，工件变形小，加热层深度和加热轨迹容易控制，易于实现自动化。因此在很多领域，激光淬火正逐步代替传统淬火。在风力发电轴承套圈的相变硬化方面，激光淬火也逐渐得到普遍运用。激光淬火可以实现对轴承滚珠和套圈滚道的局部加工，淬火后的工件不用再进行进一步的精加工，提高了其使用性能的同时，节省了加工工序。

沿滚道表面均匀分布的硬化层是套圈理想的硬化层形状，在当前国内的激光热处理工艺中，激光始终以恒定的角度射向工件，沿激光方向硬化层最深，激光对于平直工件，激光能始终垂直于平面射向工件，其硬化层沿平面均匀分布，对于不规则曲面，激光不能始终垂直于加工表面，故而在变桨/偏航轴承的激光相变硬化工艺中，往往沿滚道表面硬化层深不一致，而在本发明中，可以根据不同类型尺寸的轴承，调整激光对套圈滚道的加工角度，可以实现最大的加工深度，得到均匀分布的硬化层，进一步地提高轴承的使用寿命。

本发明的有益效果：

1.经过垂直滚道表面的激光束进行激光相变硬化工艺后，硬化层深度有明显提升，最大硬化层深可达6.5mm，套圈滚道的表层和次表层形成均匀稳定的位错、细化的晶粒，有效提高了轴承套圈滚道的接触强度和抗疲劳性能，改善了轴承套圈滚道的耐磨性和抗腐蚀性。

2.支撑架上设有倾角为45度的斜台，实际工作时可根据工作环境以及条件更换不同倾角的斜台，均可实现对滚道的相变硬化加工。

3.悬臂梁和支撑架上均设有滚珠丝杠，可以对不同尺寸的轴承套圈滚道进行加工，对于不同类型的套圈均可采用本装置进行相变硬化工艺处理，对直径两米以上的大型轴承套圈具有普遍的适用性。