專利名稱：金屬塑料軸承及金屬塑料軸承制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及滑動(dòng)軸承領(lǐng)域，具體而言，涉及一種金屬塑料軸承及金屬塑料軸承制造方法。
背景技術(shù)：
彈性金屬塑料瓦是由金屬絲彈性墊與增強(qiáng)改性聚四氟乙烯塑料經(jīng)模壓、燒結(jié)塑化形成的低摩擦、高耐磨復(fù)合材料。彈性金屬塑料瓦再與不同幾何形狀的鋼質(zhì)瓦基經(jīng)由釬焊工藝?yán)喂探Y(jié)合在一起形成塑料瓦產(chǎn)品。目前塑料瓦產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于立式、臥式水輪發(fā)電機(jī)組和行星輪系齒輪箱推力軸承。塑料瓦產(chǎn)品的特點(diǎn)包括適用于不同支撐方式和不同潤滑油循環(huán)冷卻方式；摩擦系數(shù)小，有效降低軸瓦運(yùn)行損耗；具有優(yōu)異的抗咬合性能，避免粘著燒瓦事故發(fā)生；適應(yīng)稀油潤滑、脂潤滑，當(dāng)出現(xiàn)意外情況油箱混入水時(shí)，在油水混合潤滑工況仍可正常工作；有良好的阻熱性能，有效減小瓦基的熱變形；具有順應(yīng)性和獨(dú)特的自調(diào)性能，有效改善瓦面接觸壓力和各瓦之間的受力狀況，運(yùn)行可靠、安全裕度大；安裝、檢修 不需刮研瓦面，縮短安裝檢修周期等；產(chǎn)品符合環(huán)保要求等。但是，目前彈性金屬塑料瓦的結(jié)構(gòu)形式主要為扇形或圓形的推力瓦、分塊式的徑向瓦(也稱導(dǎo)軸承)、剖分式徑向瓦等。整體筒式軸承的研究開發(fā)工藝技術(shù)比較落后，需要將瓦面分成兩塊以上才能進(jìn)行釬焊。專利號為201120512969的實(shí)用新型專利公開了一種筒式彈性金屬塑料軸瓦，它在筒式金屬基體圓內(nèi)焊接2至16塊彈性金屬塑料瓦面，每塊彈性金屬塑料瓦面之間設(shè)有潤滑水槽，經(jīng)過彈性金屬塑料瓦面制作。專利號為03144075的實(shí)用新型專利公開了一種圓弧型彈性金屬一塑料軸瓦，它是在鋼瓦坯上釬焊彈性金屬絲層，塑料再與彈性金屬絲層鑲嵌的復(fù)合型軸瓦，整套軸瓦分成若干塊，其特征是每塊塑料瓦面設(shè)置導(dǎo)入面、增壓楔面、承重面和出油面；增壓楔面的半徑大于(包括等于)承重面的半徑；增壓楔面的入口處距承重面圓周O. 05至I. 5毫米；增壓楔面的長度是該塊圓周長度的1/10至1/3。如前所述，以上專利都要將整套軸瓦分成若干塊，而分成若干塊就需要有若干結(jié)合縫，比如兩塊瓦就要有至少兩道縫，三塊瓦就會(huì)有至少三道縫?？p隙的存在會(huì)對單油楔筒式軸承流體動(dòng)壓潤滑膜的形成以及承載能力產(chǎn)生不利影響，使前述軸承在一些場合不能滿足要求(比如應(yīng)用于齒輪箱的單油楔徑向軸承)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種金屬塑料軸承及金屬塑料軸承制造方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的金屬塑料軸承的復(fù)合材料層存在多條焊縫，對軸承流體動(dòng)壓潤滑膜的形成以及承載能力產(chǎn)生不利影響的問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種金屬塑料軸承，包括瓦基，形成筒形；復(fù)合材料層，覆蓋在瓦基的內(nèi)表面上，復(fù)合材料層為整體一體成型；其中，復(fù)合材料層包括中間層和塑料層，中間層包括金屬絲骨架，塑料層復(fù)合在中間層內(nèi)。進(jìn)一步地,瓦基與復(fù)合材料層釬焊連接。進(jìn)一步地，瓦基的內(nèi)表面上具有溝槽。進(jìn)一步地，溝槽沿圓周和/或軸向延伸。進(jìn)一步地，金屬絲骨架中的金屬絲為螺旋形纏繞的銅絲。進(jìn)一步地，瓦基為鋼制，塑料層由聚四氟乙烯塑料形成。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種金屬塑料軸承制造方法，包括以下步驟SI、制作筒形的瓦基；S2、由金屬絲制作中間層的金屬絲骨架；S3、將塑料與中間層的金屬絲骨 架相結(jié)合，從而形成整體一體成型的復(fù)合材料層；S4、將復(fù)合材料層釬焊覆蓋在瓦基內(nèi)。進(jìn)一步地，步驟SI中，包括在瓦基的內(nèi)表面加工沿圓周的溝槽和/或沿軸向的溝槽。進(jìn)一步地，步驟S2中，中間層的金屬絲骨架為銅絲進(jìn)行纏繞制成。進(jìn)一步地，步驟S4的釬焊步驟包括S41、加工芯軸；S42、將瓦基加熱，并在瓦基的待釬焊表面掛錫；S43、將復(fù)合材料層進(jìn)行切割和加熱，并在卷圓機(jī)上將復(fù)合材料層卷制成圓筒形；S44、將復(fù)合材料層壓在掛好錫的瓦基內(nèi)部，然后在復(fù)合材料層內(nèi)部壓入芯軸；S45、在芯軸的一端裝上由聚四氟乙烯制成的密封墊，用壓蓋將密封墊壓緊在復(fù)合材料層與瓦基的配合端面上；將瓦基的非釬焊表面做阻焊處理；S46、將裝配好的瓦基、復(fù)合材料層、芯軸一起在進(jìn)行真空釬焊或金屬浴釬焊得到金屬塑料軸承。進(jìn)一步地，步驟S4的釬焊步驟在步驟S46之后還包括S47、將釬焊好的金屬塑料軸承在卷圓機(jī)上進(jìn)行加壓卷制，以消除焊接過程產(chǎn)生的應(yīng)力。應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，金屬塑料軸承的復(fù)合材料瓦面為整體瓦面,整體成型,只有一道接縫。因此可以安裝在非承載區(qū)，大大提高了產(chǎn)品的實(shí)用性和可靠性，使彈性金屬塑料瓦這種優(yōu)良的減摩耐磨復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步拓寬到軸承領(lǐng)域。


構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖I示出了本發(fā)明的金屬塑料軸承的側(cè)視剖視圖；以及圖2示出了本發(fā)明的金屬塑料軸承在釬焊時(shí)的示意圖。
具體實(shí)施例方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。圖I及圖2中示出了本發(fā)明的一種整體瓦面的彈性金屬塑料軸承。該軸承形成為筒形，包括外側(cè)鋼瓦基10、內(nèi)側(cè)的塑料層30 (增強(qiáng)改性聚四氟乙烯塑料)和位于兩者之間的中間層20。中間層20是由金屬絲螺旋鋪撒、并與塑料層30整體壓制形成的彈性墊。軸承內(nèi)表面的塑料層30塑化復(fù)合于中間層20的內(nèi)表面形成金屬絲彈性墊的復(fù)合材料，金屬絲彈性墊與筒式鋼瓦基10之間通過釬焊相結(jié)合；本發(fā)明的復(fù)合材料部分為整體形式的筒狀，即形成為一整塊，不需分成兩塊以上。優(yōu)選地，鋼瓦基內(nèi)表面上加工出溝槽。
本發(fā)明的整體瓦面彈性金屬塑料筒式軸承的制備工藝如下(I)用無縫鋼管或鑄鋼坯制作筒狀鋼瓦基10 :將無縫鋼管或鑄鋼坯按照圖樣的要求進(jìn)行車加工，并將內(nèi)徑精車至設(shè)計(jì)尺寸，同時(shí)內(nèi)面加工沿圓周方向的溝槽和沿軸向的溝槽，溝槽深度為O. 5mm,寬度2mm，粗糙度不低于Ral. 6，并注意溝槽無尖角。其余各部如外徑、端面等粗加工，預(yù)留一定的加工余量。(2)制作中間層20的復(fù)合結(jié)構(gòu)包括備料、繞簧、成坯。首先將銅絲(外徑Φ0. 4mm左右)進(jìn)行纏繞，然后抻長，使銅絲螺旋的外徑控制在Φ 2. 6至3. 2mm以內(nèi)，螺距為2. 5至4mm，剪切成25至45mm長度，均勻鋪撒在與模具型腔一致的槽內(nèi)，成坯。(3)復(fù)合壓制形成表面塑化金屬絲墊為背的復(fù)合材料板材，即將塑料表面層30復(fù)合于中間層20的內(nèi)表面形成復(fù)合板材將中間層20放入模具中，進(jìn)行首次壓制至厚度8mm左右，然后上面均勻鋪撒塑料粉(塑料粉經(jīng)事先稱重)，以30至50MPa的壓力進(jìn)行第二次壓 制，厚度達(dá)到設(shè)計(jì)圖樣的要求(例如，厚度8mm)，然后在350至390°C燒結(jié)塑化、調(diào)平。(4)復(fù)合板材與筒式鋼瓦基釬焊成形以錫鉛合金為焊料(或無鉛焊料)，通過金屬絲彈性墊與筒式鋼瓦基10釬焊連接，實(shí)現(xiàn)復(fù)合板材與鋼瓦基的結(jié)合。參見圖2所示，具體的，釬焊成形步驟如下A、按照圖樣的要求車加工焊接所需的芯軸40，可為實(shí)心，也可為空心，表面粗糙度不低于Ral. 6，且有一定的錐度以方便焊后拆卸，錐度的大小以大小端直徑差在O. 6mm以內(nèi)為標(biāo)準(zhǔn)。B、將車制的筒狀瓦基10放入加熱爐進(jìn)行加熱，加熱到230至320°C，恒溫一小時(shí)以上(具體時(shí)間可根據(jù)工件大小調(diào)整)。取出后在筒狀瓦基10需釬焊的表面(徑向曲面)掛上一層錫。掛錫前和掛錫過程中使用氯化鋅溶液作為焊劑進(jìn)行清洗，去除表面的氧化膜，確認(rèn)表面掛好錫。C、將復(fù)合材料板材按照圖樣的要求(長度和寬度)進(jìn)行切割下料，在浸錫爐內(nèi)浸錫，目的是使其加熱到適合釬焊的溫度，在卷圓機(jī)上將復(fù)合材料瓦面卷制成圓，銑削瓦口(即接縫面)，以完全閉合為標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)用η尺測量外徑，滿足設(shè)計(jì)圖樣的要求。D、將復(fù)合材料層壓入掛好錫的筒式鋼瓦基10內(nèi)部，然后再在復(fù)合材料層內(nèi)部壓入芯軸40，在芯軸40的一端裝配環(huán)形密封墊50封閉中間層20和塑料層30的一端，再用螺釘70將壓蓋60與瓦基10結(jié)合并壓緊密封墊。將鋼瓦基的非釬焊表面做阻焊處理，防止搪上釬焊料造成浪費(fèi)。E、將上述裝配好的筒式鋼瓦基、復(fù)合材料瓦面、芯軸、壓蓋、密封墊等一起放至真空浸錫爐內(nèi)進(jìn)行真空釬焊或放在熔化狀態(tài)的錫槽內(nèi)進(jìn)行金屬浴釬焊，釬焊料溫度為230至320°C，恒時(shí)間為半分鐘以上(具體時(shí)間可根據(jù)工件大小調(diào)整)。真空釬焊的步驟是先抽真空，使?fàn)t內(nèi)真空度達(dá)到IOPa以內(nèi)，然后將上述裝配件通過爐上的液壓裝置放入錫槽內(nèi)浸泡。F、取出后自然冷卻，退出芯軸。G、在卷圓機(jī)上進(jìn)行加壓卷制，消除應(yīng)力，加載的壓力按10至40KN/cmX軸承長度(cm)計(jì)算。H、進(jìn)行探傷檢驗(yàn)，合格后進(jìn)行后續(xù)機(jī)械加工，按設(shè)計(jì)圖樣加工成成品。從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果
I、本發(fā)明所公布的彈性金屬塑料筒式軸承，其瓦面為整體瓦面，只有一道接縫，可以安裝在非承載區(qū)，大大提高了產(chǎn)品的實(shí)用性和可靠性，使彈性金屬塑料瓦這種優(yōu)良的減摩耐磨復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步拓寬。2、該軸承釬焊方法可以采用金屬浴釬焊的工藝，通過鋼瓦基內(nèi)表面預(yù)先加工溝槽的辦法使釬焊焊料充分地充填銅絲墊層，同時(shí)利用壓蓋和密封墊使浸入焊接表面的焊料不至于泄露，保證焊接質(zhì)量。3、本發(fā)明通過瓦面與筒式鋼瓦基裝配后再裝配芯軸的方法，實(shí)現(xiàn)了釬焊過程中所需要的壓力，原因是復(fù)合材料表面層塑料的熱膨脹系數(shù)較鋼大，由此產(chǎn)生熱應(yīng)力脹滿型腔，形成壓力。4、釬焊過程中通過安裝芯軸使得冷卻過程中的收縮變形受到阻礙，降低了開焊的傾向。5、通過卷圓壓制消除釬焊過程產(chǎn)生的應(yīng)力；釬焊過程需要加熱，釬焊完成后進(jìn)行 冷卻時(shí)由于塑料的收縮大于鋼基體，因此表面層形成拉應(yīng)力。本發(fā)明通過卷圓機(jī)(或類似機(jī)構(gòu))進(jìn)行加壓，用壓力來消除其表面的拉應(yīng)力，避免開焊。6、勞動(dòng)生產(chǎn)率高，適合批量生產(chǎn)，降低成本。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種金屬塑料軸承，其特征在于，包括 瓦基(10)，形成筒形； 復(fù)合材料層，覆蓋在所述瓦基(10)的內(nèi)表面上，所述復(fù)合材料層為整體一體成型；其中，所述復(fù)合材料層包括中間層(20)和塑料層(30)，所述中間層(20)包括金屬絲骨架，所述塑料層(30)復(fù)合在所述中間層(20)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的金屬塑料軸承，其特征在于，所述瓦基(10)與所述復(fù)合材料層釬焊連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的金屬塑料軸承，其特征在于，所述瓦基(10)的內(nèi)表面上具有溝槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬塑料軸承，其特征在于，所述溝槽沿圓周和/或軸向延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的金屬塑料軸承，其特征在于，所述金屬絲骨架中的金屬絲為螺旋形纏繞的銅絲。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的金屬塑料軸承，其特征在于，所述瓦基(10)為鋼制，所述塑料層(30)由聚四氟乙烯塑料形成。
7.一種金屬塑料軸承制造方法，其特征在于，包括以下步驟 51、制作筒形的瓦基(10)； 52、由金屬絲制作中間層(20)的金屬絲骨架； 53、將塑料與所述中間層(20)的金屬絲骨架相結(jié)合，從而形成整體一體成型的復(fù)合材料層； 54、將所述復(fù)合材料層釬焊覆蓋在所述瓦基(10)內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的金屬塑料軸承制造方法，其特征在于，所述步驟SI中，包括在所述瓦基的內(nèi)表面加工沿圓周的溝槽和/或沿軸向的溝槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的金屬塑料軸承制造方法，其特征在于，所述步驟S2中，中間層(20)的金屬絲骨架為銅絲進(jìn)行纏繞制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的金屬塑料軸承制造方法，其特征在于，所述步驟S4的釬焊步驟包括 541、加工芯軸(40)； 542、將所述瓦基(10)加熱，并在所述瓦基的待針焊表面掛錫； 543、將所述復(fù)合材料層進(jìn)行切割和加熱，并在卷圓機(jī)上將所述復(fù)合材料層卷制成圓筒形； 544、將所述復(fù)合材料層壓在掛好錫的所述瓦基(10)內(nèi)部，然后在所述復(fù)合材料層內(nèi)部壓入芯軸(40)； 545、在所述芯軸的一端裝上由聚四氟乙烯制成的密封墊(50)，用壓蓋(60)將所述密封墊(50)壓緊在所述復(fù)合材料層與所述瓦基(10)的配合端面上；將所述瓦基(10)的非釬焊表面做阻焊處理； 546、將裝配好的所述瓦基(10)、所述復(fù)合材料層、所述芯軸(40)、所述密封墊(50)、所述壓蓋(60)—起進(jìn)行真空釬焊或金屬浴釬焊得到金屬塑料軸承。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的金屬塑料軸承制造方法，其特征在于，所述步驟S4的釬焊步驟中在步驟S46之后還包括 S47、將釬焊好的所述金屬塑料軸承在卷圓機(jī)上進(jìn)行加壓卷制，以消除焊接過程產(chǎn)生的應(yīng)力。
全文摘要
本發(fā)明旨在提供一種金屬塑料軸承及金屬塑料軸承制造方法。本發(fā)明的金屬塑料軸承包括瓦基，形成筒形；復(fù)合材料層，覆蓋在瓦基的內(nèi)表面上，復(fù)合材料層為整體一體成型；其中，復(fù)合材料層包括中間層和塑料層，中間層包括金屬絲骨架，塑料層復(fù)合在中間層內(nèi)。應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，金屬塑料軸承的復(fù)合材料瓦面為整體瓦面，整體成型，只有一道接縫。因此可以安裝在非承載區(qū)，大大提高了產(chǎn)品的實(shí)用性和可靠性，使彈性金屬塑料瓦這種優(yōu)良的減摩耐磨復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步拓寬到軸承領(lǐng)域。
文檔編號F16C33/20GK102966669SQ201210486869
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者李云龍, 劉長波, 魏東, 巴金 申請人:大連三環(huán)復(fù)合材料技術(shù)開發(fā)有限公司