CN100567752C - 锌基耐磨合金自润滑轴承、滑板、垫片及制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种锌基耐磨合金自润滑轴承、滑板、垫片及制造方法，它是由锌合金基体和固体润滑材料镶嵌在一起构成；所述的锌基合金基体表面上均匀镶嵌有圆柱状含有润滑剂的石墨棒，所述的锌基合金基体由下列重量百分比的化学成份所组成：铜Cu 2-3.5%、铝Al11-13%、锌Zn 83-87%、镁Mg 0.04-0.06%、铈Ce 0.02-0.03%；其制造方法包括(1)基体材料的加工；(2)镶嵌固体润滑剂；(3)含油轴承的表面加工；它解决了目前的铜基自润滑轴承滑板、垫片材料造价高，不能被各种工程机械采用，以及其它材料生产工艺复杂，生产周期长和尺寸精度难的控制，特别是轴承零件复杂时就不能保证加工的问题；它可以代替高锡铝合金、铜合金、铝合金，其价格便宜，比重轻，硬度较高，同时具有比青铜对油的亲和力大，摩擦系数低，力学性能好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种锌基耐磨合金的自润滑轴承、滑板、垫片，以及它们的制造方法，属于自润滑轴承技术领域。
背景技术
目前市场上已有的含油自润滑轴承为铜基6-6-3、10-1、9-4、高力黄铜含油的镶嵌自润滑材料而成。铜基的含油轴承材料造价高，不能被各种工程机械所采用，
发明内容
本发明的目的在于克服上述存在的不足，而提供一种以锌基合金为基体材料并镶嵌适量的含油自润滑材料以改善轴承、滑板、垫片产品性能的锌基耐磨合金自润滑轴承、滑板、垫片及制造方法。本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，它是由锌合金基体和固体润滑材料镶嵌在一起构成；所述的锌基合金基体表面上均匀镶嵌有圆柱状含有润滑剂的石墨棒，所述的锌基合金基体由下列重量百分比的化学成份所组成：铜Cu 2-3.5％、铝Al11-13％、锌Zn 83-87％、镁Mg 0.04-0.06％、铈Ce 0.02-0.04％。
所述的锌基合金基体由下列重量百分比的化学成份所组成：铜Cu 2.725％、铝Al12.2％、锌Zn 85％、镁Mg 0.05％、铈Ce 0.025％；所述的固体润滑材料的镶嵌面积为锌合金基体相对摩擦运动的表面面积的20-30％。
一种如上所述锌基耐磨合金自润滑轴承、滑板、垫片的制造方法，该方法包括：
(1)基体材料的加工，将各种金属按照铜铜Cu 2-3.5％、铝Al 11-13％、锌Zn83-87％、镁Mg 0.04-0.06％、铈Ce 0.02-0.04％的比例熔化并溶合，熔炼温度为400-450℃进行铸造加工，铸造方法采用静态铸造法、离心铸造法及压铸法中的一种；
(2)镶嵌固体润滑剂：根据轴承的工况条件，选择石墨硬度为40-50HB的含有润滑剂的棒，选用所需大小长短，然后在锌基合金上钻孔，将含油的石墨棒镶嵌在孔内；
(3)含油轴承的表面加工：一种为粗加工，采用车、刨、铣、磨的方式加工；另一种为精加工，采用精车精磨和精铣的方式加工。
所述的固体润滑剂在轴承、滑板的锌基合金基体上采用通孔或不通孔方法镶嵌；通孔镶嵌将含油石墨棒柱压入后进行固化烧结牢固即可；不通孔镶嵌时要保证将含油石墨棒压实固化烧结。
本发明所述的锌基合金自润滑轴承、滑板，其基体材料采用锌基合金，解决了目前的铜基自润滑轴承滑板、垫片材料造价高，不能被各种工程机械采用，以及其它材料生产工艺复杂，生产周期长和尺寸精度难的控制，特别是轴承零件复杂时就不能保证加工的问题。由于锌基合金具有良好的铸造性能，便用加工成不同结构形状的轴承零件，可以代替高锡铝合金、铜合金、铝合金，其价格便宜，比重轻，硬度较高，同时具有比青铜对油的亲和力大，摩擦系数低，力学性能好等优点。因此，本专利所述的锌基合金自润滑轴承应用前景十分广阔。本发明还有一个最大的特点是：产品的环保问题，本发明不含铅、镉、汞和其它有害元素。
本发明主要性能与铜合金对比如下表：
| 技术参数 | ZQSN6-6-3 | ZQSN10-1 | ZQAI9-4 | 锌基合金 |
| 搞拉强度N/mm<sup>2</sup> | 180-220 | 220-250 | 400-500 | 400-460 |
| 延伸度％ | 6 | 3-5 | 10 | 1.5-4.0 |
| 硬度HB | 65 | 80 | 110 | 95 |
| 摩擦系数(干摩擦) | 0.16 | 0.14 | 0.16 | 0.12 |
| 摩擦系数(油润滑) | 0.16 | 0.14 | 0.16 | 0.10 |
| 比重g/mm<sup>2</sup> | 8.82 | 8.98 | 7.7 | 6.0 |
| 线膨胀10-a | 17.1 | 18.5 | 18.1 | 25 |
| 导热率c.s.c | 0.22 | 0.12 | 0.14 | 0.24 |
| 压缩永久变形400N/mm<sup>2</sup> | ＜0.05 | ＜0.05 | ＜0.05 | ＜0.05 |
| 最高使用温度 | 300℃ | 300℃ | 300℃ | 150℃ |
| 使用根限PV值 | 0.5N/mm<sup>2</sup>.m/s | 0.5N/mm<sup>2</sup>.m/s | 0.5N/mm<sup>2</sup>.m/s | 0.5N/mm<sup>2</sup>.m/s |
| 极限动载荷mm<sup>2</sup> | 30N/mm<sup>2</sup> | 40N/mm<sup>2</sup> | 50N/mm<sup>2</sup> | 50N/mm<sup>2</sup> |
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明作详细的介绍：本发明涉及锌基耐磨合金自润滑轴承产品、滑板产品或垫片产品。这些产品形状和用途不同，但都可以用同一种锌合金基体和固体润滑材料镶嵌在一起构成；所述的锌基合金基体表面上均匀镶嵌有圆柱状含有润滑剂的石墨棒，所述的锌基合金基体由下列重量百分比的化学成份所组成：铜Cu 2-3.5％、铝Al 11-13％、锌Zn 83-87％、镁Mg 0.04-0.06％、铈Ce 0.02-0.04％。
所述的锌基合金基体的最佳成分配比是由下列重量百分比的化学成份所组成：铜Cu2.725％、铝Al 12.2％、锌Zn 85％、镁Mg 0.05％、铈Ce 0.025％；所述的固体润滑材料的镶嵌面积为锌合金基体相对摩擦运动的表面面积的20-30％。
实施例1，
一种锌基耐磨合金自润滑轴承产品的制造方法，该方法包括：
(1)基体材料的加工，将各种金属按照铜Cu 2.725％、铝Al 12.2％、锌Zn 85％、镁Mg 0.05％、铈Ce 0.025％的比例熔化并溶合，熔炼温度为425℃进行铸造加工，铸造方法采用静态铸造法；
(2)镶嵌固体润滑剂：根据轴承的工况条件，选择石墨硬度为45HB的含有润滑剂的棒，选用所需大小长短，然后在锌基合金上钻孔，将含油的石墨棒镶嵌在孔内；所述的固体润滑材料的镶嵌面积为锌合金基体相对摩擦运动的表面面积的25％。
(3)含油轴承的表面加工：采用车、刨、铣、磨等方式进行粗加工。
实施例2
一种锌基耐磨合金自润滑滑板产品的制造方法，该方法包括：
(1)基体材料的加工，将各种金属按照铜铜Cu 3.5％、铝Al 13％、锌Zn 83.4％、镁Mg 0.06％、铈Ce 0.04％的比例熔化并溶合，熔炼温度为400℃进行铸造加工，铸造方法采用离心铸造法；
(2)镶嵌固体润滑剂：根据轴承的工况条件，选择石墨硬度为40HB的含有润滑剂的棒，选用所需大小长短，然后在锌基合金上钻孔，将含油的石墨棒镶嵌在孔内；所述的滑板产品锌基合金基体上采用通孔方法镶嵌；通孔镶嵌将含油石墨棒柱压入后进行固化烧结牢固即可；所述的固体润滑材料的镶嵌面积为锌合金基体相对摩擦运动的表面面积的20％。
(3)含油轴承的表面加工：采用车、刨、铣、磨等方式进行粗加工。
实施例3
一种锌基耐磨合金自润滑垫片产品的制造方法，该方法包括：
(1)基体材料的加工，将各种金属按照铜铜Cu 2％、铝Al 11％、锌Zn 86.94％、镁Mg 0.04％、铈Ce 0.02％的比例熔化并溶合，熔炼温度为450℃进行铸造加工，铸造方法采用压铸法；
(2)镶嵌固体润滑剂：根据轴承的工况条件，选择石墨硬度为50HB的含有润滑剂的棒，选用所需大小长短，然后在锌基合金上钻孔，将含油的石墨棒镶嵌在孔内；所述垫片的锌基合金基体上采用不通孔方法镶嵌；不通孔镶嵌时要保证将含油石墨棒压实固化烧结；所述的固体润滑材料的镶嵌面积为锌合金基体相对摩擦运动的表面面积的30％；
(3)含油轴承的表面加工：采用精车精磨和精铣等方式进行精加工。
实施例4
锌基合金自润滑轴承具体生产工艺如下：
(1)基体材料的加工：
以生产100kg锌基合金基体材料为例：将各种金属按照材料成分为铜Cu 2.725％、铝Al 12.2％、锌Zn 85％、镁Mg 0.05％、铈Ce 0.025％混合并熔化，熔炼温度为400-450℃进行铸造加工，采用静态浇铸法。
(2)镶嵌固体润滑剂。根据轴承滑板的工况条件，选择润滑剂的使用面积然后钻孔，将固体润滑剂镶嵌在孔内；
(3)轴承、滑板的表面加工采用粗加工、车、刨、铣、磨的方式加工。
本发明其它实施例可以通过数值范围，包括组分配比或加工方式等选择，替代上述实施例后构成。
本发明所述的静态浇铸方法，特别适用于圆柱形轴承、法兰边轴承、滑板轴承、垫片的批量生产。
Claims (3)
1、一种锌基耐磨合金自润滑轴承，它是由锌基合金基体和固体润滑材料镶嵌在一起构成；其特征在于所述的锌基合金基体表面上均匀镶嵌有由圆柱状含有润滑剂的石墨棒构成的固体润滑材料，所述的锌基合金基体由下列重量百分比的化学成份所组成：铜Cu2.725％、铝Al 12.2％、锌Zn 85％、镁Mg 0.05％、铈Ce 0.025％；所述的固体润滑材料的镶嵌面积为锌基合金基体相对摩擦运动的表面面积的20-30％。
2、一种如权利要求1所述锌基耐磨合金自润滑轴承的制造方法，其特征在于该方法包括：
(1)基体材料的加工，将各种金属按照所述锌基合金基体的组份和配比熔化并熔合，熔炼温度为400-450℃进行铸造加工，铸造方法采用静态铸造法、离心铸造法及压铸法中的一种；
(3)镶嵌固体润滑材料：根据轴承的工况条件，选择硬度为40-50HB的含有润滑剂的石墨棒，选用所需大小长短，然后在锌基合金基体上钻孔，将含有润滑剂的石墨棒镶嵌在孔内；
(3)自润滑轴承的表面加工：一种为粗加工，采用车、刨、铣、磨的方式加工；另一种为精加工，采用精车精磨和精铣的方式加工。
3、根据权利要求2所述的锌基耐磨合金自润滑轴承的制造方法，其特征在于所述的固体润滑材料在轴承的锌基合金基体上采用通孔或不通孔方式镶嵌；通孔镶嵌将含有润滑剂的石墨棒压入后进行固化烧结牢固即可；不通孔镶嵌时要保证将含有润滑剂的石墨棒压实固化烧结。
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Assignee: Jiaxing Tianyou Machinery Co. Ltd. Assignor: Yao Zusheng Contract record no.: 2010330002157 Denomination of invention: Zinc-radical abrasion resistant alloy self-lubricated bearing, slide board, pad and manufacturing method Granted publication date: 20091209 License type: Common License Open date: 20080521 Record date: 20101115 |
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