CN100594306C - 一体式复合材料自润滑滑动轴承及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种一体式复合材料自润滑滑动轴承及其制造方法，该轴承为增强纤维树脂复合材料，轴承座与轴瓦是一次成型的整体结构，其中，轴承中50%以上的纤维排布方向与轴承径向夹角小于30°，轴承内设置有冷却水道。其制造方法包括首先制备纤维树脂浸渍物，再将纤维树脂浸渍物制作成纤维叠合本，将纤维叠合本放入模具中，模压成型制得本发明轴承。该方法生产效率高，所得轴承尺寸准确，承载能力高，耐磨性强，能经受来自轧机周期交变负荷的冲击，且具有自润滑功能，在高温、潮湿环境下运行可靠性高。主要用于轧制无缝钢管使用的轧机。

Description

一体式复合材料自润滑滑动轴承及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种滑动轴承及其制造方法，特别是涉及一种用于无缝钢管轧机的一体式复合材料自润滑滑动轴承及其制造方法

背景技术

轧制无缝钢管使用的周期轧机，其轧辊的旋转方向与钢管的送进方向相反，轧制钢坯的过程相当于既锻造又碾轧的过程，轧管时轧辊与轴承均受到强烈的交变冲击力，同时受高温及水腐蚀，工况环境苛刻。在该生产环境中不宜使用润滑液。目前，使用环氧树脂玻纤布层压板加工的轧辊轴瓦基本能满足生产要求，但该种轴承缺乏自润滑，增强纤维也难按定向方向布置，使用寿命短，消耗量大，更换轴承频繁，从而影响产品产量。同时，在生产过程中，由于轧辊的轴颈与轴瓦之间的间隙增大，钢管的壁厚不易准确控制，钢材的消耗增加，影响产品质量。除此之外，也有采用玻璃纤维增强塑料轴承座镶嵌铜瓦或金属轴承座镶嵌具有润滑性能的材料；但此类结构在冲击负荷下工作的可靠性较差，轴瓦部分容易发生断裂或脱落。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点，提供一种轴承座与轴瓦为一整体结构，抗冲击及耐磨性能高，具有自润滑性能，维护及更换方便，且制造工艺简单，生产效率高的一体式复合材料自润滑滑动轴承及其制造方法。

本发明一体式复合材料自润滑滑动轴承是轴承座与轴瓦一次成型的整体结构，轴承座与轴瓦之间无明显界面。其中，轴承中50％以上的纤维排布方向与轴承径向夹角小于30°，从而增加轴承的耐磨性能和抗冲击性能。轴承内设置有冷却水道，冷却水道的入口设置在轴承侧面，其出口设置在轴承上表面，通过冷却水循环冷却，达到降低轴承表面温度的目的。轴承材料按重量％计，由以下组分组成：

玻璃纤维    45～65，

碳纤维      3～10，

润滑剂      2～10，

热固性树脂    30～45。

其中，玻璃纤维是厚度为0.1～0.4mm的玻璃纤维方格布或方格布及工业用长纤维；碳纤维是厚度为0.1～0.4mm的碳纤维单向布或单向布及长纤维；润滑剂是二硫化钼、石墨、硬脂酸盐中的一种或两种；热固性树脂是环氧树脂、酚醛树脂中的一种或二种。其中，环氧树脂可以是一般环氧树脂(双酚A型)，也可以是改性环氧树脂，如有机硅改性环氧树脂、二氨基二苯砜改性环氧树脂，当同时使用二种树脂时，环氧树脂与酚醛树脂的配合比例按重量份计是2∶1；也可单独使用间苯型不饱和聚酯树脂。

本发明一体式复合材料自润滑滑动轴承的制造方法包括以下步骤：

1)按上述材料组分的比例称取各组分。

2)纤维树脂浸渍物的制备：

a)、采用酚醛树脂、环氧树脂或二者混合物时，首先将乙醇与甲苯按体积份1∶2的比例混合，配制成溶剂，或用甲苯作溶剂，再将环氧树脂、酚醛树脂或二者混合物与溶剂按重量份10∶1～3的比例溶解于溶剂中(当采用环氧树脂时则只需甲苯作溶剂)，同时加入润滑剂，配制成树脂浸渍液，再分别将玻璃纤维及碳纤维浸渍于该树脂浸渍液中，最后，于120℃～180℃温度下烘干20～30分钟，得纤维树脂浸渍物。其中，烘干温度区域以初始段及末段温度为120℃，中段温度为180℃为好。

b)、采用间苯型不饱和聚酯树脂时，不需使用溶剂，分别将玻璃纤维及碳纤维直接浸渍于不饱和聚酯树脂中，得纤维树脂浸渍物，因未使用溶剂，故不需烘干处理。

3)轴承模压成型：

a)首先将步骤2)所得纤维树脂浸渍物按纤维的定向排布进行裁剪，制作成与模具型腔一致的片状物，再将片状物叠合成厚度2～6mm的纤维叠合本，其中纤维叠合本是碳纤维叠合本、玻璃纤维叠合本或碳纤维、玻璃纤维混合的混合纤维叠合本；。

b)将纤维叠合本按垂直于轴承轴轴线方向放入模具中，在接近轴承工作面区域内可适当多放入碳纤维叠合本，以增加轴承表面的耐磨性，并于温度130～190℃、压力5～15Mpa的条件下按常规方式压制成型3～8小时，冷却，脱模，得本发明轴承坯体。

4)、在步骤3)所得的轴承坯体上加工冷却水道。

本发明一体式复合材料自润滑滑动轴承及其制造方法的优点在于利用金属模具压制成型，生产效率高，轴承尺寸准确；采用长纤维或纤维布作定向排布，使较多纤维的长度方向与轴承的径向方向一致，从而提高轴承承载能力，增强耐磨性，能经受来自轧机周期交变负荷的冲击，润滑剂的加入使轴承具有自润滑功能，在高温、潮湿环境下运行可靠性高。主要用于轧制无缝钢管使用的轧机。

附图说明

图1：本发明结构示意图

图2：本发明俯视图

图3：图2中A-A剖视的纤维排布示意图

图4：图2中B-B剖视的纤维排布示意图

图5：图1中的C-C剖视图

具体实施方式

本发明一体式复合材料自润滑滑动轴承是轴承座与轴瓦一次成型的整体结构，轴承座与轴瓦之间无明显界面。其中，轴承中大于50％的纤维1其排布方向与轴承径向夹角小于30°，轴承内设置有冷却水道2，冷却水道2的入口3设置在轴承侧面，其出口4设置在轴承上表面。

本发明一体式复合材料自润滑滑动轴承的制造方法如下：

实施例1：

1)按以下重量％称取各组分：

玻璃纤维(厚度0.1mm方格布及长纤维各1/2)   65

碳纤维(厚度0.4mm纤维单向布)              3

润滑剂(二硫化钼、石墨各1/2)              2

热固性树脂(环氧树脂∶酚醛树脂＝2∶1)     30

2)纤维树脂浸渍物的制备：

a)先将乙醇与甲苯按体积份1∶2的比例混合，配制成溶剂，再将环氧树脂、酚醛树脂混合物与溶剂按重量份10∶3的比例溶解于溶剂中，加入润滑剂，配制成树脂浸渍液，再分别将玻璃纤维及碳纤维浸渍于该树脂浸渍液中，最后，于120℃～180℃～120℃的区间温度下烘干30分钟，得纤维树脂浸渍物。

3)轴承模压成型：

a)首先将步骤2)所得树脂浸渍物按纤维的定向排布进行裁剪，制作成与模具型腔一致的片状物，再将片状物叠合成厚度2mm的纤维叠合本。

b)将纤维叠合本按垂直于轴承轴轴线方向放入模具中，于温度130～190℃，压力15Mpa的条件下压制成型8小时，冷却，脱模，得本发明轴承坯体。

4)在步骤3)所得的轴承坯体上用钻削工艺加工冷却水道，得本发明轴承。

实施例2：

1)按以下重量％称取各组分：

玻璃纤维(厚度0.4mm方格布)               45

碳纤维(长纤维及厚度0.1mm单向布各1/2)    10

润滑剂(二硫化钼、硬脂酸锌各1/2)         10

热固性树脂(二氨基二苯砜改性环氧树脂)    35

2)纤维树脂浸渍物的制备：

a)、首先将树脂与甲苯按体积份10∶1的比例混合，同时加入润滑剂，配制成树脂浸渍液，再分别将玻璃纤维及碳纤维浸渍于该树脂浸渍液中，最后，于120℃～180℃～120℃的区间温度下烘干20分钟，得纤维树脂浸渍物。

3)轴承模压成型：

a)首先将步骤2)所得树脂浸渍物按纤维的定向排布进行裁剪，制作成与模具型腔一致的片状物，再将片状物叠合成厚度6mm的纤维叠合本。

b)将纤维叠合本按垂直于轴承轴轴线方向放入模具中，于温度130～190℃，压力5Mpa的条件下压制成型3小时，冷却，脱模，得本发明轴承坯体。

4)在步骤3)所得的轴承坯体上用钻削工艺加工冷却水道，得本发明轴承。

实施例3：

1)按以下重量％称取各组分：

玻璃纤维(厚度0.1mm方格布)          45

碳纤维(厚度0.4mm纤维单向布)        3

润滑剂(二硫化钼)                   7

热固性树脂(间苯型不饱和聚酯树脂)   45

2)纤维树脂浸渍物和制备：

b)分别将玻璃纤维及碳纤维浸渍于间苯型不饱和聚酯树脂中制得纤维树脂浸渍物。

3)轴承模压成型：

a)首先将步骤2)所得树脂浸渍物按纤维的定向排布进行裁剪，制作成与模具型腔一致的片状物，再将片状物叠合成厚度4mm的玻璃纤维叠合本及厚度2mm的碳纤维叠合体。

b)将纤维叠合本按垂直于轴承轴轴线方向放入模具中，于温度130～190℃，压力5Mpa的条件下压制成型6小时，冷却，脱模，得本发明轴承坯体。

4)在步骤3)所得的轴承坯体上用钻削工艺加工冷却水道，得本发明轴承。

Claims (4)

1、一种一体式复合材料自润滑滑动轴承，由轴承座及轴瓦组成，其特征在于轴承座与轴瓦是一次成型的整体结构，其中，轴承中50％以上的纤维排布方向与轴承径向夹角小于30°，轴承内设置有冷却水道，轴承材料按重量％计，由以下组分组成：

玻璃纤维    45～65，

碳纤维      3～10，

润滑剂      2～10，

热固性树脂  30～45。

2、如权利要求1所述的一体式复合材料自润滑滑动轴承，其特征在于冷却水道的入口设置在轴承侧面，其出口设置在轴承上表面。

3、如权利要求1所述的一体式复合材料自润滑滑动轴承，其特征在于玻璃纤维是厚度为0.1～0.4mm的玻璃纤维方格布或方格布及长纤维；碳纤维是厚度为0.1～0.4mm的碳纤维单向布或单向布及长纤维；润滑剂是二硫化钼、石墨、硬脂酸盐中的一种或两种；热固性树脂是环氧树脂、酚醛树脂中的一种或两种、或间苯型不饱和聚酯树脂。

4、一种权利要求1所述一体式复合材料自润滑滑动轴承的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

1)按权利要求1所述比例称取各组分；

2)纤维树脂浸渍物的制备：

a)、采用环氧树脂、酚醛树脂或二者混合物时，首先将乙醇与甲苯按体积份1∶2的比例混合，配制成溶剂，或以甲苯为溶剂；再将环氧树脂、酚醛树脂或二者混合物与溶剂按重量份10∶1～3的比例溶解于溶剂中，同时加入润滑剂，配制成树脂浸渍液，再分别将玻璃纤维及碳纤维于该树脂浸渍液中浸渍，最后，于120℃～180℃温度下烘干20～30分钟，得纤维树脂浸渍物；

b)、采用间苯型不饱和聚酯树脂时、分别将玻璃纤维及碳纤维直接浸渍于不饱和聚酯树脂中，得纤维树脂浸渍物；

3)轴承模压成型：

a)首先将步骤2)所得纤维树脂浸渍物按纤维的定向排布进行裁剪，制作成与模具型腔一致的片状物，再将片状物叠合成厚度2～6mm的纤维叠合本，其中纤维叠合本是碳纤维叠合本、玻璃纤维叠合本或碳纤维、玻璃纤维混合的混合纤维叠合本；

b)将纤维叠合本按垂直于轴承轴线方向放入模具中，于温度130～190℃、压力5～10MPa的条件下压制成型3～8小时，冷却，脱模，得轴承坯体；

4)、在步骤3)所得的轴承坯体上加工冷却水道，得产品轴承。

Images