專利名稱：輕薄型自潤滑軸承及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及滑動軸承，尤其涉及一種輕薄型自潤滑軸承及其制造方法。
背景技術：
傳統(tǒng)使用的自潤滑軸承是用層疊復合板材，如鋼-銅-非金屬材料的復合板 材，這些復合板材的一般制造工藝是裁剪鋼板一鋼板表面鋪銅粉燒結一校平 —表面鋪非金屬減磨材料燒結一滾軋校平到規(guī)定厚度的板材，制成作滑動軸承 的坯料，再根據(jù)要求成形零件，由于鋼與非金屬材料物理性能的不一致性，如 熱漲系數(shù)不同、在高溫下工作，易起皺或材料結合面之間分離；平板材料在彎 曲成形的過程中，由于材料內(nèi)外層的曲率不同也會引起材料結合面之間的分離。 因此，生產(chǎn)中一般在鋼的材料基表面鋪上球形銅粉燒結，以增加鋼材料基表面 的粗糙度及形成空隙，提高非金屬減磨材料與鋼基材料表面的附著力，使兩者 不易分離。而銅粉燒結工藝復雜，質(zhì)量難以控制，又要消耗銅粉，產(chǎn)品成本高。
隨著工業(yè)技術的發(fā)展， 一些特種機械設備上用的自潤滑軸承除了精度高、 減摩耐磨性能好、壁薄外還要求重量輕，在化工、醫(yī)藥、食品機械中還要求耐 腐蝕。如用于耐腐蝕不銹鋼閥門主軸兩端的滑動軸承等。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制造工藝簡單、成本低，重量輕，安裝和使用 方便的輕薄型自潤滑軸承及其制造方法。
為了達到上述目的，輕薄型自潤滑軸承的技術方案是呈軸套狀，它以金 屬板為基材，基材的內(nèi)壁結合有非金屬的耐磨材料，其特征是在基材上制有規(guī) 則排列的通孔，耐磨材料與基材的結合面有部分耐磨材料嵌合在通孔中，在軸 套的表面有一合縫。所述的基材可以用不銹鋼。
按照上述輕薄型自潤滑軸承的制造方法，包括有下列歩驟 A、非金屬的耐磨材料的制備
(1)配料按體積百分比，包括有氟塑樹脂70% 85%、固體潤滑劑10% 2 5%和纖維增強劑5 15%;(2) 磨料、拌料將上述各配料磨細，徑粒小于30"m，混合后攪拌均勻 成混合料；
(3) 壓料、成形將混合料放到圓柱形的模具內(nèi)，加壓》35MPa，使混合 料的自然狀態(tài)的體積與壓縮后狀態(tài)的體積比為3.8 4.2,壓制成中間帶孔的圓 柱形坯料；
(4) 燒結坯料將坯料放入加熱爐內(nèi)從自然溫度逐漸升至360°C —降至120 °C—升至360°C —降至120°C —， 一次溫度升降為一個周期，連續(xù)8 10個周期， 總吋間72 h 80h，完成燒結后從爐內(nèi)取出；
(5) 切削制成軟帶將燒結后的圓柱形坯料，再經(jīng)機械切削成厚度為 0. 5mm 1. 2ram成片狀的非金屬的耐磨材料的軟帶；
(6) 鈉化處理在軟帶的一個表面進行鈉化處理，經(jīng)鈉化處理后的軟帶抗 拉強度》13. 2MPa和斷裂伸長率》150%;
B、 基材的制作-
(1) 沖孔選用金屬板材，厚度為0. 4mm 1.2mm，校平、去油污清潔處 理后，在金屬板材上沖出排布均勻的通孔；
(2) 裁剪基材將帶孔的金屬板材，根據(jù)輕薄型自潤滑軸承中基材的高 度和展開長度裁剪；
C、 膠合
(1) 粘接在軟帶經(jīng)鈉化處理的表面涂上膠粘劑；將基材沖孔中形成的 毛面與有膠粘劑面的軟帶粘合；
(2) 熱壓熱壓機上取壓力9MPa llMPa，在180。C 19(TC內(nèi)加熱10min 14min的條件下熱壓粘合有基材的軟帶，成復合的坯料，要求基材與軟帶的結合 強度》lN/mm、
D、成形和檢驗、入庫
(1) 修整和成形對復合的坯料修邊、倒角，再通過成形模對復合的坯料 巻制成表面有一合縫的輕薄型Q潤滑軸承；
(2) 檢驗、入庫對制成的輕薄型自潤滑軸承進行檢驗，合格產(chǎn)品入庫。按照上述結構的輕薄型自潤滑軸承及其制造方法，可以使非金屬減磨材料 嵌合在通孔中并有膠粘劑粘合，具有極強的附著力，不管在加工或使用中均不 會產(chǎn)生金屬基材與非金屬減磨材料的分離；免除整體燒結銅粉的工藝，省去銅
粉，降低能源消耗和產(chǎn)品成本，又利于環(huán)境保護，在金屬基材上沖制有通孔后 又可減小輕薄型自潤滑軸承的重量。另外由于非金屬耐磨材料的軟帶厚度達到
0. 5mm 1. 2mm比普通自潤滑軸承上非金屬耐磨材料的厚度0. 01mm 0. 03mm厚許 多，且軟帶有彈性，因此在兩軸孔同軸度較大的情況下，轉(zhuǎn)動軸仍能較靈活地 轉(zhuǎn)動，對輕載、加工和定位要求不高的場合能達到理想的效果。當所選用的金 屬基材為不銹鋼時，輕薄型自潤滑軸承又具有耐腐蝕的功能。該產(chǎn)品可廣泛用 于化工、醫(yī)藥、儀器、儀表、航空、航天、食品加工等機械裝置中。
圖1是合縫與軸套軸線的夾角為O。的輕薄型自潤滑軸承剖視圖2是圖1中C區(qū)域非金屬減磨材料嵌合在通孔中的放大視圖3是合縫與軸套軸線的夾角為15°的輕薄型自潤滑軸承剖視圖4是混合料放到圓柱形模具內(nèi)自然狀態(tài)時的圖5中間帶孔的圓柱形坯料的剖面圖6是基材上沖制有排布均勻圓形通孔的局部視圖7是基材上沖制有排布均勻三角形通孔的局部視圖8是基材上沖制有排布均勻矩形通孔的局部視圖9是一片軟帶上粘接有多片基材的局部狀態(tài)圖IO是基材與軟帶的結合強度檢驗的拉伸狀態(tài)圖。
圖中1、基材；2、耐磨材料；3、通孔；4、合縫；5、不銹鋼板；6、圓 形通孔；7、三角形通孔；8、矩形通孔；9、軟帶；10、結合面。
具體實施例方式
下面通過實施例對本發(fā)明作進一歩的描述。
圖1、圖2合縫與軸套軸線的夾角為0°的輕薄型自潤滑軸承結構圖。從圖 中看出輕薄型自潤滑軸承呈軸套狀，它以金屬板為基材1，基材1的內(nèi)壁結合有 非金屬的耐磨材料2，在基材1上制有規(guī)則排列的通孔3，耐磨材料2與基材1的結合面有部分耐磨材料2嵌合在通孔3中，在軸套的表面有一合縫4。所用的 基材1為不銹鋼板或普通碳素鋼板或優(yōu)質(zhì)碳素鋼板或鋁板等制成。根據(jù)要求所 述合縫與軸套軸線的夾角A可以在(T至20°之間，如圖3所示的夾角A為15。。 實施例l
輕薄型自潤滑軸承的制造方法有下列步驟 A、非金屬的耐磨材料的制備
(1) 配料按體積百分比，聚四氟乙烯80%、石墨10%和玻璃纖維10%;
(2) 磨料、拌料將上述各配料磨細，徑粒15ixm，玻璃纖維的長徑比為 4:1"6:1，混合后攪拌均勻成混合料；
(3) 壓料、成形將混合料放到圓柱形的模具內(nèi)如圖4所示，加壓36MPa， 使混合料的自然狀態(tài)的體積與壓縮狀態(tài)的體積比為3.8，壓制成中間帶孔的圓柱
形坯料如圖5所示；
(4) 燒結坯料將坯料放入加熱爐內(nèi)從自然溫度逐漸升至360°C —降至120 °C—升至360。C —降至12(TC —， 一次溫度升降為一個周期，連續(xù)8個周期，總 時間75h，完成燒結后從爐內(nèi)取出；
(5) 車制成軟帶將燒結后的圓柱形坯料，在車床上切削成厚度為0.6mm
成片狀的非金屬的耐磨材料的軟帶；
(6) 鈉化處理在軟帶的一個表面進行鈉化處理，經(jīng)鈉化處理后的軟帶抗 拉強度為15MPa和斷裂伸長率為160%。由于氟塑樹脂為不粘性物質(zhì)，因此在粘 接前必須經(jīng)過表面活化處理以改變表面性能，鈉化處理是屬于化學表面活化處 理，經(jīng)過表面活化處理后的氟塑樹脂制品就能用膠粘劑方便地與多種橡膠、塑 料、金屬等材料復合粘接，該鈉化處理是一種現(xiàn)有技術；
B、 基材的制作
(1) 沖孔選用不銹鋼板5，厚度為0.8mm，在不銹鋼板材上沖出排布 均勻的圓形通孔6如圖6所示。
(2) 裁剪基材將帶孔的不銹鋼板材，根據(jù)輕薄型自潤滑軸承中基材的 高度和展開長度裁剪；
C、 膠合(1) 粘接在軟帶經(jīng)鈉化處理的表面涂上Thixon300/301 (為氟膠與金屬 粘合劑市場有售)與丙酮混合而成的膠粘劑；將基材沖孔中形成的毛面與涂有 膠粘劑面的軟帶粘合；
(2) 熱壓熱壓機上取壓力9MPa，在18(TC 190。C內(nèi)加熱10min的條件 下熱壓粘合有基材的軟帶，成復合的坯料，檢査基材與軟帶的結合強度為
1. 2N/W;
D、成形和檢驗、入庫
(1) 修整和成形對復合的坯料修邊、倒角，再通過成形模對復合的坯料 巻制成表面有一合縫的輕薄型自潤滑軸承；
(2) 檢驗、入庫對制成的輕薄型自潤滑軸承進行檢驗，合格產(chǎn)品入庫。 實施例2
輕薄型自潤滑軸承的制造方法有下列步驟 A、非金屬的耐磨材料的制備
(1) 配料按體積百分比，聚四氟乙烯83%、 二硫化鉬12°/。和芳纖維5%;
(2) 磨料、拌料將上述各配料磨細，徑粒小于20um，混合后攪拌均勻 成混合料；
(3) 壓料、成形將混合料放到圓柱形的模具內(nèi)，加壓3腦Pa，使混合料 的自然狀態(tài)的體積與壓縮狀態(tài)的體積比為4，壓制成中間帶孔的圓柱形坯料；
(4) 燒結坯料將坯料放入加熱爐內(nèi)從自然溫度逐漸升至360°C —降至120 °C—升至36(TC —降至12(TC —， 一次溫度升降為一個周期，連續(xù)9個周期，總 時間78h，完成燒結后從爐內(nèi)取出；
(5) 車制成軟帶將燒結后的圓柱形坯料，在車床上切削成厚度為lmm成
片狀的非金屬的耐磨材料的軟帶；
(6) 鈉化處理在軟帶的一個表面進行鈉化處理；經(jīng)鈉化處理后的軟帶抗 拉強度為14. lMPa和斷裂伸長率為156%。
B、基材的制作
(1)沖孔選用08F優(yōu)質(zhì)碳素鋼板，厚度為lmm，在08F鋼板材上沖出 排布均勻的二角形通孔7如圖7所示。(2)裁剪基材將帶孔的08F板材，根據(jù)輕薄型自潤滑軸承中基材的高 度和展開長度裁剪； C、膠合
(1) 粘接在軟帶經(jīng)鈉化處理的表面涂上Thixon300/301與丁酮混合而 成的膠粘劑；將基材沖孔中形成的毛面與有膠粘劑面的軟帶粘合；
(2) 熱壓熱壓機上取壓力10MPa，在18(TC 19(TC內(nèi)加熱12min的條 件下熱壓粘合有基材的軟帶，成復合的坯料，檢査基材與軟帶的結合強度> lN/咖2;
D、成形和檢驗、入庫
(1) 修整和成形對復合的坯料修邊、倒角，再通過成形模對復合的坯料 巻制成表面有一合縫的輕薄型自潤滑軸承；
(2) 檢驗、入庫對制成的輕薄型自潤滑軸承進行檢驗，合格產(chǎn)品入庫。 實施例3
輕薄型自潤滑軸承的制造方法有下列步驟 A、非金屬的耐磨材料的制備
(1) 配料按體積百分比，聚四氟乙烯70%、 二硫化鎢18%、碳纖維12%;
(2) 磨料、拌料將上述各配料磨細，徑粒小于15um，碳纖維的長徑比 為4:1一6:1，混合后攪拌均勻成混合料；
(3) 壓料、成形將混合料放到圓柱形的模具內(nèi)，加壓40MPa，使混合料 的自然狀態(tài)的體積與壓縮狀態(tài)的體積比為4. 2，壓制成中間帶孔的圓柱形坯料；
(4) 燒結坯料將坯料放入加熱爐內(nèi)從自然溫度逐漸升至36CTC —降至120 °C—升至360°C —降至12CTC —， 一次溫度升降為一個周期，連續(xù)10個周期， 總時間80h，完成燒結后從爐內(nèi)取出；
(5) 車制成軟帶將燒結后的圓柱形坯料，在車床上切削成厚度為1.2mm 成片狀的非金屬的耐磨材料的軟帶；
(6) 鈉化處理在軟帶的一個表面進行鈉化處理，經(jīng)鈉化處理后的軟帶抗 拉強度為13. 5MPa和斷裂伸長率為152%;
B、基材的制作(1) 沖孔選用Q235-A普通碳素鋼板，厚度為1.2mm，在Q235-A鋼板 材上沖出排布均勻的矩形通孔8如圖8所示。
(2) 裁剪基材將帶孔的Q235-A板材，根據(jù)輕薄型自潤滑軸承中基材的 高度和展開長度裁剪；
C、膠合
(1) 粘接在軟帶經(jīng)鈉化處理的表面涂上Thixon300/301與乙醇混合而 成的膠粘劑；將基材沖孔中形成的毛面與有膠粘劑面的軟帶粘合；
(2) 熱壓熱壓機上取壓力llMPa，在180。C 190。C內(nèi)加熱14min的條 件下熱壓粘合有基材的軟帶，成復合的坯料，檢査基材與軟帶結合強度> lN/mm2;
D、成形和檢驗、入庫
(1) 修整和成形對復合的坯料修邊、倒角，再通過成形模對復合的坯料 巻制成表面有一合縫的輕薄型自潤滑軸承；
(2) 檢驗、入庫對制成的輕薄型自潤滑軸承進行檢驗，合格產(chǎn)品入庫。 在上述3個實施例中，所使用的固體潤滑劑除了二硫化鉬、石墨、二硫化鎢
外，還可用氮化硼、鉛等，可以將它們中的一種單獨使用或兩種或多種混合使用。 當然所沖制通孔的形狀也并不限于實施例中涉及的三種形狀。
在輕薄型自潤滑軸承制造中，如果在壓料、成形中，圓柱形的模具和車制成 軟帶的設備較大，而輕薄型自潤滑軸承的基材尺寸又相對較小，可以將非金屬 的耐磨材料的圓柱形坯料在其直徑和高度上可做得大些，在車削成的軟帶9上 粘接有多片基材l，如圖9所示為四片基材1為一排，并一起熱壓后，再將有每 一片基材l的復合坯料分離后，分別修邊、倒角巻制、整形后成表面有一合縫的 一個個輕薄型自潤滑軸承，這樣的生產(chǎn)效率將大大提高。
在上述實施例1中基材與軟帶結合強度的檢驗方法如圖IO所示可先測量 基材與軟帶9的結合面10的面積，面積單位Mn，分別在基材與軟帶的兩端反向 拉伸，基材與軟帶分離的最大拉力，拉力單位N，最大拉力除以結合面10的面 積其商即為結合強度。
上述3個實施例，在壓制成中間帶孔的圓柱形坯料中，圓柱形坯料的內(nèi)徑 尺寸①l優(yōu)選60mm，外徑①2優(yōu)選200 mm 250mm，高度H優(yōu)選120 mm 300mm。
權利要求
1、輕薄型自潤滑軸承，呈軸套狀，它以金屬板為基材，基材的內(nèi)壁結合有非金屬的耐磨材料，其特征是在基材上制有規(guī)則排列的通孔，耐磨材料與基材的結合面有部分耐磨材料嵌合在通孔中，在軸套的表面有一合縫。
2、 根據(jù)權利要求l所述的輕薄型自潤滑軸承，其特征在于所述的基材用不銹鋼板或普通碳素鋼板或優(yōu)質(zhì)碳素鋼板或鋁板等制成。
3、 根據(jù)權利要求l所述的輕薄型自潤滑軸承，其特征在于所述巻制后合縫 與軸套軸線的夾角為0。至20° 。
4、 如權利要求1或2或3所述的輕薄型自潤滑軸承的制作方法，其特征在 于包括有下列步驟A、非金屬的耐磨材料的制備(1) 配料按體積百分比，包括有氟塑樹脂70% 85%、固體潤滑劑10% 25%和纖維增強劑5 15%;(2) 磨料、拌料將上述各配料磨細，徑粒小于30ym，混合后攪拌均勻 成混合料；(3) 壓料、成形將混合料放到圓柱形的模具內(nèi)，加壓》35MPa，使混合 料的自然狀態(tài)的體積與壓縮后狀態(tài)的體積比為3.8 4.2，壓制成中間帶孔的圓 柱形坯料；(4) 燒結坯料將坯料放入加熱爐內(nèi)從自然溫度逐漸升至36(TC —降至120 °C—升至36(TC —降至120°C —， 一次溫度升降為一個周期，連續(xù)8 10個周期， 總時間72 h 80h，完成燒結后從爐內(nèi)取出；(5) 切削制成軟帶將燒結后的圓柱形坯料，再經(jīng)機械切削成厚度為 0. 5mm 1.2mra成片狀的非金屬的耐磨材料的軟帶；(6) 鈉化處理在軟帶的一個表面進行鈉化處理，經(jīng)鈉化處理后的軟帶抗 拉強度>13. 2MPa和斷裂伸長率>150%;B、基材的制作(1)沖孔選用金屬板材，厚度為0.4mm 1.2mm，校平、去油污清潔處 理后，在金屬板材上沖出排布均勻的通孔；(2)裁剪基材將帶孔的金屬板材，根據(jù)輕薄型自潤滑軸承中基材的高 度和展開長度裁剪； C、膠合(1) 粘接在軟帶經(jīng)鈉化處理的表面涂上膠粘劑；將基材沖孔中形成的 毛面與有膠粘劑面的軟帶粘合；(2) 熱壓熱壓機上取壓力9MPa llMPa，在180。C 190。C內(nèi)加熱10min 14min的條件下熱壓粘合有基材的軟帶，成復合的坯料，要求基材與軟帶的結合 強度》lN/mm2;D、成形和檢驗、入庫(1) 修整和成形對復合的坯料修邊、倒角，再通過成形模對復合的坯料 巻制成表面有一合縫的輕薄型自潤滑軸承；(2) 檢驗、入庫對制成的輕薄型自潤滑軸承進行檢驗，合格產(chǎn)品入庫。
5、 根據(jù)權利要求4所述的輕薄型自潤滑軸承的制作方法，其特征是在步驟 A中所指的氟塑樹脂為聚四氟乙烯。
6、 根據(jù)權利要求4所述的輕薄型自潤滑軸承的制作方法，其特征是在步驟 A中所指的固體潤滑劑包括有一硫化鉬、石墨、氮化硼、二硫化鎢、鉛，所述的 同體潤滑劑可以單獨使用或兩種或多種混合使用。
7、 根據(jù)權利要求4所述的輕薄型自潤滑軸承的制作方法，其特征是在歩驟 A中所指的纖維增強劑為玻璃纖維或碳纖維或芳纖維，纖維增強劑的長徑比為 4:1 6:1。
8、 根據(jù)權利要求4所述的輕薄型自潤滑軸承的制作方法，其特征是在C步 驟中的膠粘劑為Thixon300/301與稀釋劑丙酮或丁酮或乙醇混合而成。
9、 根據(jù)權利要求4所述的輕薄型自潤滑軸承的制作方法，其特征在于在C 步驟中在一片軟帶上粘合有多片基材。
10、 根據(jù)權利要求4所述的輕薄型自潤滑軸承的制作方法，其特征在于所 述沖孔步驟中沖制的通孔形狀為圓形或三角形或矩形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種輕薄型自潤滑軸承及其制造方法。旨在提供一種制造工藝簡單、成本低，重量輕，安裝和使用方便的輕薄型自潤滑軸承及其制造方法。它呈軸套狀，它以金屬板為基材，基材的內(nèi)壁結合有非金屬的耐磨材料，其特征是在基材上制有規(guī)則排列的通孔，耐磨材料與基材的結合面有部分耐磨材料嵌合在通孔中，在軸套的表面有一合縫。輕薄型自潤滑軸承的制造方法包括有下列步驟非金屬的耐磨材料的制備、基材的制作、膠合、成形和檢驗、入庫。該發(fā)明可以使非金屬減磨材料嵌合在通孔中并有膠粘劑粘合，具有極強的附著力。在金屬基材上沖制有通孔后又可減小重量。該產(chǎn)品可廣泛用于化工、醫(yī)藥、儀器、儀表、航空、航天、食品加工等機械裝置中。
文檔編號F16C33/14GK101555906SQ20091009849
公開日2009年10月14日 申請日期2009年5月12日 優(yōu)先權日2009年5月12日
發(fā)明者孫志華 申請人:浙江長盛滑動軸承有限公司