【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于延长产品(比如机器部件)寿命的方法，该产品在使用时经受赫兹接触应力，即在存在润滑时的赫兹接触应力或伪赫兹接触应力，并且该产品包括具有至少一个压痕的金属表面。本专利技术还涉及已经经受根据这种方法的方法重新制造的产品。
技术介绍
1、众所周知，比如滚动轴承滚道和滚动元件这样的产品中的压痕是导致使用寿命缩短的表面损伤的来源。
2、h.-jürgen和reiner eberhard的发表在american society fortesting and materials international(2002)的bearing steel technology astm stp1419第244-262页上的题为“microstructural optimisation of bearing steels foroperation under contaminated lubrication by using the experimental method ofdented surfaces”的文章描述了在碎屑污染润滑下运行的抗摩擦轴承的损坏机理的实验研究。
3、该文章的作者公开了在轴承的使用过程中，进入轴承接触区的被碎屑污染的润滑中的颗粒可能被压入轴承表面。将颗粒结合到轴承材料中会导致在颗粒周围形成塑性变形区，并在轴承表面处形成凸起的边缘(称为“肩部”)。这导致压痕的形成，该压痕具有在轴承材料的表面之下(即在平均滚道轮廓之下)延伸的凹坑，以及围绕压痕周边的肩部，该肩部在轴承材料的表面之上延伸，即在
4、压痕肩部的反复过度滚压会由于材料疲劳而引发裂纹的形成。在压痕的肩部产生的裂纹会在它们再次到达滚道表面之前，在靠近滚道表面的轴承滚道下方传播。裂纹和滚道表面之间的材料可能最终脱离，留下随着继续过度滚压而尺寸增加的剥落，以及继续在滚压方向上扩展的一个或多个裂纹。结果通常是紧靠压痕后面的v形剥落。
5、如果压痕过大，该产品必须报废并用新产品替换。然而，如果压痕的尺寸不是太大，可以通过加工带压痕金属表面以去除压痕来重新制造该产品，即金属表面可被加工以去除压痕的凹坑和肩部(一个或多个)，以提供平坦且无压痕的表面，使得重新制造的产品可以继续使用。
6、小压痕通常通过抛光去除，大压痕通常通过研磨去除。
7、抛光是一种表面处理过程，使用由另一种材料(比如由工作轮或工作板驱动的抛光剂)或人驱动的松散磨料来产生光滑表面。从轴承滚道去除的材料宽度通常在5和20μm之间。
8、去除更宽的材料层可能需要更多的时间，并且可能需要特定的过程，这可能对成本有显著的影响。
9、在任何重大损坏或部件故障发生之前应用受控的重新制造过程，会延长部件的使用寿命，减少总生命周期成本、交付周期和机器停机时间。此外，由于重新制造过程比制造新部件需要更少的能源，因此对环境更有利。重新制造的进一步环境效益包括在资源和废物方面的显著节约。
10、然而，当具有带压痕表面的部件被送去重新制造时，压痕的尺寸可能需要相对复杂、耗时且昂贵的过程来去除它们，这通常意味着部件必须被送到专门的重新制造场所，这减少了重新制造所带来的二氧化碳排放节约。此外，压痕的去除有时可能需要更换部件的一部分，例如更换轴承的整个滚子组，以补偿由重新制造过程产生的不同内部几何形状。这通常意味着，根据新部件的成本和凹进部件上的压痕尺寸，操作者可能决定废弃带压痕的产品并用新产品代替它，而不是重新制造它。
11、通常，只有大型部件才被考虑作为重新制造的候选部件。
12、众所周知，分析模型能够估计对润滑条件和/或表面(例如滚动轴承滚道)的疲劳寿命有害的潜在应力集中，并可用于提供滚动轴承的性能预测。技术人员熟悉这些模型所基于的原理。
13、例如，guillermo e.morales espejel和antonio gabelli的题为“amodel forrolling bearing life with surface and subsurface survival:sporadic surfacedamage from deterministic indentations”的文章(发表在tribology international,v96,p 279-288,2016)公开了一种滚动轴承寿命模型，该模型能够将滚道表面的存活概率与滚动接触的次表面疲劳风险分开，应用于滚道的偶发和几何定义的塑性压痕的情况，这是用含有很少金属颗粒的油润滑的轴承的情况。
14、文章作者使用分析模型，并通过对带有预压痕滚道的轴承进行广泛的耐久寿命测试实验，研究了偶发决定性压痕对轴承预期寿命的影响。文章公开了一种基于表面-次表面疲劳风险方法的带压痕表面疲劳模型。通过将预测的疲劳寿命与经受不同接触压力并被不同尺寸和形状的压痕损坏的轴承组样本的大量耐久性试验进行比较，验证了模型结果。该模型用于研究压痕尺寸、载荷和润滑对预凹进轴承的影响。在这项研究中发现，滚动接触的润滑质量对具有压痕损伤的轴承的寿命减少有强烈的影响。发现这与在实验测试中观察到的压痕损伤的演变和形态有很好的相关性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供用于延长产品使用寿命的改进方法，该产品在使用时经受赫兹接触应力，并且包括金属表面，即至少一个金属表面，该金属表面包括至少一个压痕。
2、该目的通过包括权利要求1所述特征的方法来实现。该方法包括以下步骤：从金属表面去除至少一个压痕的至少一部分，以提供具有重新制造的金属表面的重新制造的产品，重新制造的金属表面包括保留在重新制造的金属表面上的一个或多个压痕的至少一部分，从例如视觉检查中获得关于保留在重新制造的金属表面上的一个或多个压痕的至少一部分的信息，并使用该信息，以使用分析建模来估计对重新制造的金属表面的润滑条件和/或疲劳寿命有害的潜在应力集中，并基于该估计提供重新制造的产品的性能预测。
3、目前没有工具或方法来评估包括至少一个重新制造的金属表面的重新制造的产品的性能，重新制造的金属表面包括一个或多个压痕的至少一部分，因为产品通常是重新制造的，使得重新制造的金属表面不包括任何压痕或部分压痕。在产品的使用过程中，例如在不清洁的条件下和/或在产品的制造和/或运输过程中产生的所有压痕通常在重新制造过程中被去除，留下光滑无缺陷的表面。
4、然而，专利技术人已经发现，包括至少一个重新制造的金属表面的重新制造的产品的性能与去除了所有压痕(即所有压痕的所有部分)的产品的性能相似，至少一个重新制造的金属表面包括一个或多个压痕的至少一部分。然而，与新产品相比，重新制造的产品的性能将取决于保留在重新制造表面中的一个或多个凹坑的数量和大小，还取决于外部参数，例如负载。
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1.一种用于延长产品使用寿命的方法，所述产品在使用时经受赫兹接触应力，并且包括具有至少一个压痕(20)的金属表面(18)，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属表面(18)具有平均表面轮廓(22)并且包括至少一个压痕(20)，所述至少一个压痕具有在所述平均表面轮廓(22)上方延伸的肩部(20s)和在所述平均表面轮廓(22)下方延伸的凹坑(20c)，由此去除所述至少一个压痕(20)的至少一部分的所述步骤包括去除所述肩部(20s)的至少一部分，但是留下所述凹坑(20c)的至少一部分(20c)，使得所述凹坑的其余部分(24c)从所述平均表面轮廓(22)延伸，从而提供重新制造的金属表面。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，关于保留在所述重新制造的金属表面(26)上的一个或多个压痕(24)的所述至少一部分(24c)的所述信息包括关于以下中的一个或多个的信息：压痕(24)的总数、一个或多个压痕(24)的几何特征，比如凹坑深度、宽度或最大宽度、横截面积。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括创建文档的步骤，该文档包含所述重新制造的产品的性能的所述预测。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述文档包括以下中的至少一个：纸质记录、电子记录、软件记录、数据库记录、在所述重新制造的产品上提供的通知。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：如果所述重新制造的产品的性能的所述预测低于预定阈值性能，则重复从所述金属表面(18)去除所述至少一个压痕(20)的至少一部分(20s)的所述步骤。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，从所述金属表面(18)去除所述至少一个压痕(20)的至少一部分(20s)以提供具有重新制造的金属表面(26)的重新制造的产品的所述步骤包括以下中的至少一种：抛光、磨光、电抛光、切割、整平、热处理、研磨、珩磨，所述重新制造的金属表面(26)包括保留在所述重新制造的金属表面(26)上的一个或多个压痕(24)的至少一部分(24c)。
9.一种重新制造的产品，包括在使用时经受赫兹接触应力的至少一个重新制造的金属表面(26)，其特征在于，所述重新制造的产品具有至少一个重新制造的金属表面(26)，其包括保留在所述重新制造的金属表面(26)上的一个或多个压痕(24)的至少一部分(24c)，并且包括和/或关联于包含所述重新制造的产品的性能预测的文档，所述预测基于使用分析建模从关于保留在所述重新制造的金属表面上的一个或多个压痕(24)的信息获得的对所述重新制造的金属表面(26)的润滑条件和/或疲劳寿命有害的潜在应力集中的估计。
10.根据权利要求9所述的重新制造的产品，其特征在于，所述重新制造的产品是以下中的一个：轴承部件，例如内轴承圈或外轴承圈、轴承滚道，滚柱轴承、滚针轴承、锥形滚柱轴承、调心滚柱轴承、球面滚柱轴承、环形滚柱轴承、滚珠推力轴承、滚柱推力轴承、锥形滚柱推力轴承、车轮轴承、轮毂轴承单元、紧凑型调心滚柱轴承(CARBTM)、深沟球轴承、角接触球轴承、在连铸生产线中使用的球面滚子轴承、背衬轴承、回转轴承或滚珠丝杠、传动部件，比如链轮、齿轮、衬套、轮毂、联轴器、螺栓、螺钉、轴，比如主轴、滚子或滚子罩、密封件、工具、金属轮，或者用于其经受赫兹接触应力或交变赫兹接触应力的应用的任何其它部件。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于延长产品使用寿命的方法，所述产品在使用时经受赫兹接触应力，并且包括具有至少一个压痕(20)的金属表面(18)，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属表面(18)具有平均表面轮廓(22)并且包括至少一个压痕(20)，所述至少一个压痕具有在所述平均表面轮廓(22)上方延伸的肩部(20s)和在所述平均表面轮廓(22)下方延伸的凹坑(20c)，由此去除所述至少一个压痕(20)的至少一部分的所述步骤包括去除所述肩部(20s)的至少一部分，但是留下所述凹坑(20c)的至少一部分(20c)，使得所述凹坑的其余部分(24c)从所述平均表面轮廓(22)延伸，从而提供重新制造的金属表面。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，关于保留在所述重新制造的金属表面(26)上的一个或多个压痕(24)的所述至少一部分(24c)的所述信息包括关于以下中的一个或多个的信息：压痕(24)的总数、一个或多个压痕(24)的几何特征，比如凹坑深度、宽度或最大宽度、横截面积。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用分析建模来估计对所述重新制造的金属表面(26)的润滑条件和/或疲劳寿命有害的潜在应力集中的所述步骤基于产品表面和次表面的分离，该分离存留下来以用于提供估计。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括创建文档的步骤，该文档包含所述重新制造的产品的性能的所述预测。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述文档包括以下中的至少一个：纸质记录、电子记录、软件记录、数据库记录、在所述重新制造的产品上提供的通知。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：如果所述重新制造的产品的性能的所述预测低于...
【专利技术属性】
技术研发人员：G·E·莫拉雷斯埃斯佩杰尔，A·菲利克斯奎诺内兹，
申请(专利权)人：斯凯孚公司，
类型：发明
国别省市：
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