专利名称：轻薄型自润滑轴承及其制造方法
技术领域：
本发明涉及滑动轴承，尤其涉及一种轻薄型自润滑轴承及其制造方法。
背景技术：
传统使用的自润滑轴承是用层叠复合板材，如钢-铜-非金属材料的复合板 材，这些复合板材的一般制造工艺是裁剪钢板一钢板表面铺铜粉烧结一校平 —表面铺非金属减磨材料烧结一滚轧校平到规定厚度的板材，制成作滑动轴承 的坯料，再根据要求成形零件，由于钢与非金属材料物理性能的不一致性，如 热涨系数不同、在高温下工作，易起皱或材料结合面之间分离；平板材料在弯 曲成形的过程中，由于材料内外层的曲率不同也会引起材料结合面之间的分离。 因此，生产中一般在钢的材料基表面铺上球形铜粉烧结，以增加钢材料基表面 的粗糙度及形成空隙，提高非金属减磨材料与钢基材料表面的附着力，使两者 不易分离。而铜粉烧结工艺复杂，质量难以控制，又要消耗铜粉，产品成本高。
随着工业技术的发展， 一些特种机械设备上用的自润滑轴承除了精度高、 减摩耐磨性能好、壁薄外还要求重量轻，在化工、医药、食品机械中还要求耐 腐蚀。如用于耐腐蚀不锈钢阀门主轴两端的滑动轴承等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制造工艺简单、成本低，重量轻，安装和使用 方便的轻薄型自润滑轴承及其制造方法。
为了达到上述目的，轻薄型自润滑轴承的技术方案是呈轴套状，它以金 属板为基材，基材的内壁结合有非金属的耐磨材料，其特征是在基材上制有规 则排列的通孔，耐磨材料与基材的结合面有部分耐磨材料嵌合在通孔中，在轴 套的表面有一合缝。所述的基材可以用不锈钢。
按照上述轻薄型自润滑轴承的制造方法，包括有下列歩骤 A、非金属的耐磨材料的制备
(1)配料按体积百分比，包括有氟塑树脂70% 85%、固体润滑剂10% 2 5%和纤维增强剂5 15%;(2) 磨料、拌料将上述各配料磨细，径粒小于30"m，混合后搅拌均匀 成混合料；
(3) 压料、成形将混合料放到圆柱形的模具内，加压》35MPa，使混合 料的自然状态的体积与压縮后状态的体积比为3.8 4.2,压制成中间带孔的圆 柱形坯料；
(4) 烧结坯料将坯料放入加热炉内从自然温度逐渐升至360°C —降至120 °C—升至360°C —降至120°C —， 一次温度升降为一个周期，连续8 10个周期， 总吋间72 h 80h，完成烧结后从炉内取出；
(5) 切削制成软带将烧结后的圆柱形坯料，再经机械切削成厚度为 0. 5mm 1. 2ram成片状的非金属的耐磨材料的软带；
(6) 钠化处理在软带的一个表面进行钠化处理，经钠化处理后的软带抗 拉强度》13. 2MPa和断裂伸长率》150%;
B、 基材的制作-
(1) 冲孔选用金属板材，厚度为0. 4mm 1.2mm，校平、去油污清洁处 理后，在金属板材上冲出排布均匀的通孔；
(2) 裁剪基材将带孔的金属板材，根据轻薄型自润滑轴承中基材的高 度和展开长度裁剪；
C、 胶合
(1) 粘接在软带经钠化处理的表面涂上胶粘剂；将基材冲孔中形成的 毛面与有胶粘剂面的软带粘合；
(2) 热压热压机上取压力9MPa llMPa，在180。C 19(TC内加热10min 14min的条件下热压粘合有基材的软带，成复合的坯料，要求基材与软带的结合 强度》lN/mm、
D、成形和检验、入库
(1) 修整和成形对复合的坯料修边、倒角，再通过成形模对复合的坯料 巻制成表面有一合缝的轻薄型Q润滑轴承；
(2) 检验、入库对制成的轻薄型自润滑轴承进行检验，合格产品入库。按照上述结构的轻薄型自润滑轴承及其制造方法，可以使非金属减磨材料 嵌合在通孔中并有胶粘剂粘合，具有极强的附着力，不管在加工或使用中均不 会产生金属基材与非金属减磨材料的分离；免除整体烧结铜粉的工艺，省去铜
粉，降低能源消耗和产品成本，又利于环境保护，在金属基材上冲制有通孔后 又可减小轻薄型自润滑轴承的重量。另外由于非金属耐磨材料的软带厚度达到
0. 5mm 1. 2mm比普通自润滑轴承上非金属耐磨材料的厚度0. 01mm 0. 03mm厚许 多，且软带有弹性，因此在两轴孔同轴度较大的情况下，转动轴仍能较灵活地 转动，对轻载、加工和定位要求不高的场合能达到理想的效果。当所选用的金 属基材为不锈钢时，轻薄型自润滑轴承又具有耐腐蚀的功能。该产品可广泛用 于化工、医药、仪器、仪表、航空、航天、食品加工等机械装置中。
图1是合缝与轴套轴线的夹角为O。的轻薄型自润滑轴承剖视图2是图1中C区域非金属减磨材料嵌合在通孔中的放大视图3是合缝与轴套轴线的夹角为15°的轻薄型自润滑轴承剖视图4是混合料放到圆柱形模具内自然状态时的图5中间带孔的圆柱形坯料的剖面图6是基材上冲制有排布均匀圆形通孔的局部视图7是基材上冲制有排布均匀三角形通孔的局部视图8是基材上冲制有排布均匀矩形通孔的局部视图9是一片软带上粘接有多片基材的局部状态图IO是基材与软带的结合强度检验的拉伸状态图。
图中1、基材；2、耐磨材料；3、通孔；4、合缝；5、不锈钢板；6、圆 形通孔；7、三角形通孔；8、矩形通孔；9、软带；10、结合面。
具体实施例方式
下面通过实施例对本发明作进一歩的描述。
图1、图2合缝与轴套轴线的夹角为0°的轻薄型自润滑轴承结构图。从图 中看出轻薄型自润滑轴承呈轴套状，它以金属板为基材1，基材1的内壁结合有 非金属的耐磨材料2，在基材1上制有规则排列的通孔3，耐磨材料2与基材1的结合面有部分耐磨材料2嵌合在通孔3中，在轴套的表面有一合缝4。所用的 基材1为不锈钢板或普通碳素钢板或优质碳素钢板或铝板等制成。根据要求所 述合缝与轴套轴线的夹角A可以在(T至20°之间，如图3所示的夹角A为15。。 实施例l
轻薄型自润滑轴承的制造方法有下列步骤 A、非金属的耐磨材料的制备
(1) 配料按体积百分比，聚四氟乙烯80%、石墨10%和玻璃纤维10%;
(2) 磨料、拌料将上述各配料磨细，径粒15ixm，玻璃纤维的长径比为 4:1"6:1，混合后搅拌均匀成混合料；
(3) 压料、成形将混合料放到圆柱形的模具内如图4所示，加压36MPa， 使混合料的自然状态的体积与压縮状态的体积比为3.8，压制成中间带孔的圆柱
形坯料如图5所示；
(4) 烧结坯料将坯料放入加热炉内从自然温度逐渐升至360°C —降至120 °C—升至360。C —降至12(TC —， 一次温度升降为一个周期，连续8个周期，总 时间75h，完成烧结后从炉内取出；
(5) 车制成软带将烧结后的圆柱形坯料，在车床上切削成厚度为0.6mm
成片状的非金属的耐磨材料的软带；
(6) 钠化处理在软带的一个表面进行钠化处理，经钠化处理后的软带抗 拉强度为15MPa和断裂伸长率为160%。由于氟塑树脂为不粘性物质，因此在粘 接前必须经过表面活化处理以改变表面性能，钠化处理是属于化学表面活化处 理，经过表面活化处理后的氟塑树脂制品就能用胶粘剂方便地与多种橡胶、塑 料、金属等材料复合粘接，该钠化处理是一种现有技术；
B、 基材的制作
(1) 冲孔选用不锈钢板5，厚度为0.8mm，在不锈钢板材上冲出排布 均匀的圆形通孔6如图6所示。
(2) 裁剪基材将带孔的不锈钢板材，根据轻薄型自润滑轴承中基材的 高度和展开长度裁剪；
C、 胶合(1) 粘接在软带经钠化处理的表面涂上Thixon300/301 (为氟胶与金属 粘合剂市场有售)与丙酮混合而成的胶粘剂；将基材冲孔中形成的毛面与涂有 胶粘剂面的软带粘合；
(2) 热压热压机上取压力9MPa，在18(TC 190。C内加热10min的条件 下热压粘合有基材的软带，成复合的坯料，检査基材与软带的结合强度为
1. 2N/W;
D、成形和检验、入库
(1) 修整和成形对复合的坯料修边、倒角，再通过成形模对复合的坯料 巻制成表面有一合缝的轻薄型自润滑轴承；
(2) 检验、入库对制成的轻薄型自润滑轴承进行检验，合格产品入库。 实施例2
轻薄型自润滑轴承的制造方法有下列步骤 A、非金属的耐磨材料的制备
(1) 配料按体积百分比，聚四氟乙烯83%、 二硫化钼12°/。和芳纤维5%;
(2) 磨料、拌料将上述各配料磨细，径粒小于20um，混合后搅拌均匀 成混合料；
(3) 压料、成形将混合料放到圆柱形的模具内，加压3腦Pa，使混合料 的自然状态的体积与压縮状态的体积比为4，压制成中间带孔的圆柱形坯料；
(4) 烧结坯料将坯料放入加热炉内从自然温度逐渐升至360°C —降至120 °C—升至36(TC —降至12(TC —， 一次温度升降为一个周期，连续9个周期，总 时间78h，完成烧结后从炉内取出；
(5) 车制成软带将烧结后的圆柱形坯料，在车床上切削成厚度为lmm成
片状的非金属的耐磨材料的软带；
(6) 钠化处理在软带的一个表面进行钠化处理；经钠化处理后的软带抗 拉强度为14. lMPa和断裂伸长率为156%。
B、基材的制作
(1)冲孔选用08F优质碳素钢板，厚度为lmm，在08F钢板材上冲出 排布均匀的二角形通孔7如图7所示。(2)裁剪基材将带孔的08F板材，根据轻薄型自润滑轴承中基材的高 度和展开长度裁剪； C、胶合
(1) 粘接在软带经钠化处理的表面涂上Thixon300/301与丁酮混合而 成的胶粘剂；将基材冲孔中形成的毛面与有胶粘剂面的软带粘合；
(2) 热压热压机上取压力10MPa，在18(TC 19(TC内加热12min的条 件下热压粘合有基材的软带，成复合的坯料，检査基材与软带的结合强度> lN/咖2;
D、成形和检验、入库
(1) 修整和成形对复合的坯料修边、倒角，再通过成形模对复合的坯料 巻制成表面有一合缝的轻薄型自润滑轴承；
(2) 检验、入库对制成的轻薄型自润滑轴承进行检验，合格产品入库。 实施例3
轻薄型自润滑轴承的制造方法有下列步骤 A、非金属的耐磨材料的制备
(1) 配料按体积百分比，聚四氟乙烯70%、 二硫化钨18%、碳纤维12%;
(2) 磨料、拌料将上述各配料磨细，径粒小于15um，碳纤维的长径比 为4:1一6:1，混合后搅拌均匀成混合料；
(3) 压料、成形将混合料放到圆柱形的模具内，加压40MPa，使混合料 的自然状态的体积与压缩状态的体积比为4. 2，压制成中间带孔的圆柱形坯料；
(4) 烧结坯料将坯料放入加热炉内从自然温度逐渐升至36CTC —降至120 °C—升至360°C —降至12CTC —， 一次温度升降为一个周期，连续10个周期， 总时间80h，完成烧结后从炉内取出；
(5) 车制成软带将烧结后的圆柱形坯料，在车床上切削成厚度为1.2mm 成片状的非金属的耐磨材料的软带；
(6) 钠化处理在软带的一个表面进行钠化处理，经钠化处理后的软带抗 拉强度为13. 5MPa和断裂伸长率为152%;
B、基材的制作(1) 冲孔选用Q235-A普通碳素钢板，厚度为1.2mm，在Q235-A钢板 材上冲出排布均匀的矩形通孔8如图8所示。
(2) 裁剪基材将带孔的Q235-A板材，根据轻薄型自润滑轴承中基材的 高度和展开长度裁剪；
C、胶合
(1) 粘接在软带经钠化处理的表面涂上Thixon300/301与乙醇混合而 成的胶粘剂；将基材冲孔中形成的毛面与有胶粘剂面的软带粘合；
(2) 热压热压机上取压力llMPa，在180。C 190。C内加热14min的条 件下热压粘合有基材的软带，成复合的坯料，检査基材与软带结合强度> lN/mm2;
D、成形和检验、入库
(1) 修整和成形对复合的坯料修边、倒角，再通过成形模对复合的坯料 巻制成表面有一合缝的轻薄型自润滑轴承；
(2) 检验、入库对制成的轻薄型自润滑轴承进行检验，合格产品入库。 在上述3个实施例中，所使用的固体润滑剂除了二硫化钼、石墨、二硫化钨
外，还可用氮化硼、铅等，可以将它们中的一种单独使用或两种或多种混合使用。 当然所冲制通孔的形状也并不限于实施例中涉及的三种形状。
在轻薄型自润滑轴承制造中，如果在压料、成形中，圆柱形的模具和车制成 软带的设备较大，而轻薄型自润滑轴承的基材尺寸又相对较小，可以将非金属 的耐磨材料的圆柱形坯料在其直径和高度上可做得大些，在车削成的软带9上 粘接有多片基材l，如图9所示为四片基材1为一排，并一起热压后，再将有每 一片基材l的复合坯料分离后，分别修边、倒角巻制、整形后成表面有一合缝的 一个个轻薄型自润滑轴承，这样的生产效率将大大提高。
在上述实施例1中基材与软带结合强度的检验方法如图IO所示可先测量 基材与软带9的结合面10的面积，面积单位Mn，分别在基材与软带的两端反向 拉伸，基材与软带分离的最大拉力，拉力单位N，最大拉力除以结合面10的面 积其商即为结合强度。
上述3个实施例，在压制成中间带孔的圆柱形坯料中，圆柱形坯料的内径 尺寸①l优选60mm，外径①2优选200 mm 250mm，高度H优选120 mm 300mm。
权利要求
1、轻薄型自润滑轴承，呈轴套状，它以金属板为基材，基材的内壁结合有非金属的耐磨材料，其特征是在基材上制有规则排列的通孔，耐磨材料与基材的结合面有部分耐磨材料嵌合在通孔中，在轴套的表面有一合缝。
2、 根据权利要求l所述的轻薄型自润滑轴承，其特征在于所述的基材用不锈钢板或普通碳素钢板或优质碳素钢板或铝板等制成。
3、 根据权利要求l所述的轻薄型自润滑轴承，其特征在于所述巻制后合缝 与轴套轴线的夹角为0。至20° 。
4、 如权利要求1或2或3所述的轻薄型自润滑轴承的制作方法，其特征在 于包括有下列步骤A、非金属的耐磨材料的制备(1) 配料按体积百分比，包括有氟塑树脂70% 85%、固体润滑剂10% 25%和纤维增强剂5 15%;(2) 磨料、拌料将上述各配料磨细，径粒小于30ym，混合后搅拌均匀 成混合料；(3) 压料、成形将混合料放到圆柱形的模具内，加压》35MPa，使混合 料的自然状态的体积与压縮后状态的体积比为3.8 4.2，压制成中间带孔的圆 柱形坯料；(4) 烧结坯料将坯料放入加热炉内从自然温度逐渐升至36(TC —降至120 °C—升至36(TC —降至120°C —， 一次温度升降为一个周期，连续8 10个周期， 总时间72 h 80h，完成烧结后从炉内取出；(5) 切削制成软带将烧结后的圆柱形坯料，再经机械切削成厚度为 0. 5mm 1.2mra成片状的非金属的耐磨材料的软带；(6) 钠化处理在软带的一个表面进行钠化处理，经钠化处理后的软带抗 拉强度>13. 2MPa和断裂伸长率>150%;B、基材的制作(1)冲孔选用金属板材，厚度为0.4mm 1.2mm，校平、去油污清洁处 理后，在金属板材上冲出排布均匀的通孔；(2)裁剪基材将带孔的金属板材，根据轻薄型自润滑轴承中基材的高 度和展开长度裁剪； C、胶合(1) 粘接在软带经钠化处理的表面涂上胶粘剂；将基材冲孔中形成的 毛面与有胶粘剂面的软带粘合；(2) 热压热压机上取压力9MPa llMPa，在180。C 190。C内加热10min 14min的条件下热压粘合有基材的软带，成复合的坯料，要求基材与软带的结合 强度》lN/mm2;D、成形和检验、入库(1) 修整和成形对复合的坯料修边、倒角，再通过成形模对复合的坯料 巻制成表面有一合缝的轻薄型自润滑轴承；(2) 检验、入库对制成的轻薄型自润滑轴承进行检验，合格产品入库。
5、 根据权利要求4所述的轻薄型自润滑轴承的制作方法，其特征是在步骤 A中所指的氟塑树脂为聚四氟乙烯。
6、 根据权利要求4所述的轻薄型自润滑轴承的制作方法，其特征是在步骤 A中所指的固体润滑剂包括有一硫化钼、石墨、氮化硼、二硫化钨、铅，所述的 同体润滑剂可以单独使用或两种或多种混合使用。
7、 根据权利要求4所述的轻薄型自润滑轴承的制作方法，其特征是在歩骤 A中所指的纤维增强剂为玻璃纤维或碳纤维或芳纤维，纤维增强剂的长径比为 4:1 6:1。
8、 根据权利要求4所述的轻薄型自润滑轴承的制作方法，其特征是在C步 骤中的胶粘剂为Thixon300/301与稀释剂丙酮或丁酮或乙醇混合而成。
9、 根据权利要求4所述的轻薄型自润滑轴承的制作方法，其特征在于在C 步骤中在一片软带上粘合有多片基材。
10、 根据权利要求4所述的轻薄型自润滑轴承的制作方法，其特征在于所 述冲孔步骤中冲制的通孔形状为圆形或三角形或矩形。
全文摘要
本发明公开了一种轻薄型自润滑轴承及其制造方法。旨在提供一种制造工艺简单、成本低，重量轻，安装和使用方便的轻薄型自润滑轴承及其制造方法。它呈轴套状，它以金属板为基材，基材的内壁结合有非金属的耐磨材料，其特征是在基材上制有规则排列的通孔，耐磨材料与基材的结合面有部分耐磨材料嵌合在通孔中，在轴套的表面有一合缝。轻薄型自润滑轴承的制造方法包括有下列步骤非金属的耐磨材料的制备、基材的制作、胶合、成形和检验、入库。该发明可以使非金属减磨材料嵌合在通孔中并有胶粘剂粘合，具有极强的附着力。在金属基材上冲制有通孔后又可减小重量。该产品可广泛用于化工、医药、仪器、仪表、航空、航天、食品加工等机械装置中。
文档编号F16C33/14GK101555906SQ20091009849
公开日2009年10月14日 申请日期2009年5月12日 优先权日2009年5月12日
发明者孙志华 申请人:浙江长盛滑动轴承有限公司