CN102454715B - 一种十字轴万向节及其轴套的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种十字轴万向节及其轴套的制造方法，旨在提供一种节结构简单，装配方便容易，生产工艺简洁，润滑系统效果好，且方便日常使用维护的十字轴万向节；及其制造方法工艺简单，材料利用率高的十字轴万向节的轴套制造方法。它包括十字轴，所述十字轴四个端头上分别套设有轴套，轴套的材料为粉末冶金材料，轴套内侧面与十字轴端头之间设置有油封。

Description

一种十字轴万向节及其轴套的制造方法

技术领域

本发明涉及一种机械结构的连接件，具体涉及一种无滚针的十字轴万向节及其轴套的制造方法。

背景技术

十字轴万向节是汽车、工程机械等的传动轴，用来传递转矩的一个十分重要的零部件。传统的十字轴万向节，包括十字轴、轴套、油封、滚针、油杯。轴套的主要加工工艺如下：棒料剪切、加热热锻制坯、车内外底、内外径、高度、倒角等、渗碳淬火、清洗、回火、粗精磨外底、粗磨外圆、磨内底平、粗磨内圆、精磨内圆、精磨外圆、磁力探伤、装滚针、油封、注油脂。传统的十字轴万向节加工工艺复杂，机加工工艺步骤多、效率低，材料利用率不高，尤其是小规格十字轴万向节的轴套，材料利用率不到45%；滚针的加工成本高、装配困难；而且在日常使用维护中需经常加注润滑，而十字轴万向节一般都装配于机械结构中，这样会对维护带来诸多不便。目前还尚未出现一个能够很好的代替传统的十字轴万向节的万向节。例如，中国专利公开号CN2743603，公开日2005年11月30日，发明创造的名称为一种十字轴万向节，该申请案公开了一种十字轴万向节,包括十字轴、轴承套、止推垫圈、滚针以及密封圈和防尘罩。该发明主要在原有的万向节中加装了防尘罩，改善了万向节防尘效果。它对传统十字万向轴的加工工艺、制造成本、材料利用率都没有改善，在日常使用维护中仍需经常加注润滑，不方便维护。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中，十字轴万向节的轴套制造方法工艺复杂，材料利用率低，制造成本高；且十字轴万向节装配困难，润滑效果差，日常维护不便的问题，提供一种制造方法工艺简单，材料利用率高的十字轴万向节的轴套制造方法，以及结构简单，装配容易，方便日常维护的十字轴万向节。

本发明的技术方案是：

一种十字轴万向节，包括十字轴，所述十字轴四个端头上分别套设有轴套，轴套的材料为粉末冶金材料，轴套内侧面与十字轴端头之间设置有油封。本发明中将万向节的轴套由粉末冶金材料制成，粉末冶金材料具有多孔特性，在轴套安装使用前，通过真空渗油方式，将润滑油浸入轴套粉末冶金材料的空隙，使轴套在非运转状态，润滑油充满轴套粉末冶金材料的空隙。当十字轴旋转时，所产生的泵吸作用，和十字轴与轴套之间的摩擦使轴套的温度升高，由于油的膨胀系数比金属大，因此润滑油自动进入滑动表面起到润滑作用。当十字轴停止转动时，润滑油又随温度下降被吸回轴套粉末冶金材料的空隙内。同时由于轴套粉末冶金材料具有空隙，可以进一步加快散热效率。常规中十字轴万向节一般由十字轴、轴套、滚针、油封、油杯组成；其中，滚针的加工成本高、装配困难；且日常使用维护中需经常加注润滑油脂。而本发明中的轴套具有自润滑功能，且轴套粉末冶金材料本身的摩察系数小，可以与十字轴直接配合，在转动时就具有良好运行效果，因此本发明的十字轴万向节，可以不需要再装配传统十字轴万向节中的滚针。并且由于轴套的材料为粉末冶金材料，添加润滑油后具自润滑功能，且润滑油损耗低，因此本发明的十字轴万向节在工作期间可以免加或长时间免加润滑油。另外，由于采用了粉末冶金材料，还提高轴套材料利用率，可高达90%以上，而传统的十字轴万向节轴套的材料利用率不到45%。本发明的十字轴万向节，尤其适合于结构复杂的机械结构中的十字轴万向节，在万向节工作期间可以免加或长时间免加润滑。

作为优选，轴套粉末冶金材料具有50%至60%体积的孔隙度，且粉末冶金材料的孔隙内还具有开孔泡沫塑料，轴套的内侧面也设置有一层开孔泡沫塑料，所述轴套孔隙内和轴套内侧面的开孔泡沫塑料连为一体，且开孔泡沫塑料的孔隙内具有润滑油。轴套粉末冶金材料具有50%至60%体积的孔隙度，是指轴套粉末冶金材料内的孔隙所占的空间大小，为整个轴套体积的50%至60%。多孔泡沫塑料，按照泡孔的结构来分，若多孔泡沫塑料内的泡孔绝大多数相通，则称为开孔泡沫塑料。该方案的轴套与传统镶嵌工艺，简单的将塑料层镶嵌在金属表面，以金属背衬来支承塑料层的结构有极大的不同。该方案的轴套是以粉末冶金材料的轴套为骨架，通过真空压力注射方法，在模腔内抽真空，使轴套粉末冶金材料的孔隙处在真空负压的环境下；接着在压力注射下，将通过化学发泡法，均匀混合化学发泡剂的塑料，注入模腔内，在粉末冶金材料的孔隙中浸入均匀混合化学发泡剂塑料，在轴套内侧面也形成一层均匀混合化学发泡剂塑料，而后在加热模腔，使化学发泡剂发泡，从而使轴套孔隙内和轴套内侧面的塑料转变为泡沫塑料，接着冷却成型。由于轴套内侧面形成的泡沫塑料层与轴套材料的孔隙中的泡沫塑料是一体成型的，这样轴套内侧面的开孔泡沫塑料层就犹如具有无数只触手，扎根于轴套的金属骨架的孔隙中，将轴套内侧面的泡沫塑料层牢牢的固定在金属骨架上，使轴套内侧面的泡沫塑料与轴套粉末冶金骨架成为不可分割的一个整体；再接着通过施加外压的方法将泡沫塑料内封闭的气孔转变为开孔，使泡沫塑料成为开孔泡沫塑料。在轴套的内侧面设置有一层开孔泡沫塑料，开孔泡沫塑料的硬度比金属材料的硬度低得多，且开孔泡沫塑料的表面硬度低，在十字轴万向节工作时，不易损伤十字轴，尤其是十字轴在轴与轴的交接处作为一个应力集中的部位不易损伤，允许有较大的同轴度公差。同时，由于轴套孔隙内和轴套内侧面的塑料，是开孔泡沫塑料，所以也可以通过真空渗油工艺，使开孔泡沫塑料的孔隙内渗油，使其具有自润滑功能。另外，孔隙度是粉末冶金材料的一个可控的技术参数，大孔隙度的制品可有效的减小制品的重量。本方案中轴套粉末冶金材料的孔隙度，为轴套体积分数的50%至60%，而后再在轴套空隙内设置开孔泡沫塑料，这样可以在不影响轴套强度的前提下，至少减轻轴套三分之一的重量。

作为优选，粉末冶金材料为粉末冶金减摩材料，粉末冶金减摩材料具有10%至18%体积的孔隙度，且粉末冶金减摩材料的孔隙中具有润滑油。轴套粉末冶金材料具有10%至18%体积的孔隙度，是指轴套粉末冶金材料内的孔隙所占的空间大小，为整个轴套体积的10%至18%。本发明中将万向节的轴套由粉末冶金减摩材料制成，所述的粉末冶金减摩材料，是在粉末冶金的材料成分中加减摩剂或固体润滑剂，通过粉末冶金的方法制成后，再通过在材料孔隙中浸润滑油制得。粉末冶金减摩材料表面间的摩擦系数小，且材料内含有的润滑油，具有自润滑的效果。粉末冶金减摩材料本身表面间的摩擦系数小，可进一步减小万向节工作时十字轴与轴套之间的摩擦。将孔隙度设为轴套体积分数的10%至18%，可以使轴套具有高强度，适合在低速、载荷较大的情况下工作。

作为优选，轴套内侧面在轴向上，由开口端往内至少设置有三个功能段，其中第一功能段为轴套内侧面与油封配合的光滑的圆柱形表面；第二功能段为轴套内侧面与十字轴端头配合的部分，且该与十字轴端头配合的部分的轴套内侧面上，开有若干均匀分布的横截面为半圆型或V型的直油槽或螺旋型油槽；第三功能段为设置在轴套内侧面，紧邻轴套封闭端内端面的环形凹槽，且第二功能段内设置的直油槽或螺旋型油槽的一端口连接到环形凹槽，环形凹槽内还设有若干滚珠，环形凹槽内还填装有润滑脂。轴套内侧面的第一功能段为光滑的圆柱形表面，可以很好与油封配合，构成一个封闭的空间。轴套内侧面的第二功能段上开有若干均匀分布的横截面为半圆型或V型的直油槽或螺旋型油槽，在万向节工作时，润滑油可以通过油槽进入作用面进行润滑，同时油槽内还可以填装润滑脂，进一步减小十字轴与轴套之间的摩擦。轴套内侧面的第三功能段为设置在轴套内侧面，且紧邻轴套封闭端内端面的环形凹槽，即轴套内侧面的底部设置有环形凹槽，该环形凹槽是用来储存润滑脂的。在轴套内侧面的底部专门设置一个用来填装润滑脂的环形凹槽，可以存放较多的润滑脂，尤其适用于复杂机械结构中，可以延长十字轴万向节的使用周期或加注润滑油的周期。同时，若在十字轴万向节使用过程中即使损耗了部分的润滑油或润滑脂时，还可以通过环形凹槽内设置的若干滚珠，有效的将环形凹槽内的润滑脂挤出到轴套与十字轴之间。因为在十字轴转动时，会带动凹槽内的滚珠作圆周转动，而滚珠在作圆周转动时各滚珠的转速可能不同，那么两滚珠间的间距就会发生变化，当两滚珠间的间距变小时，就会将环形凹槽内两滚珠间的润滑脂挤出，并通过直油槽或螺旋型油槽将润滑脂较均匀的分布到，十字轴与轴套之间进行润滑，起到良好的润滑效果。

作为优选，轴套外表面设有完全致密的铜基粉末层。轴套由粉末冶金材料制成，且轴套粉末冶金材料的空隙内浸有润滑油，在十字轴万向节工作时，粉末冶金材料的空隙内的润滑油有可能向轴套外表面渗出，而在轴套外表面通过电镀、或烧结方法，设置一层完全致密的铜基粉末，可以避免粉末冶金材料的空隙内的润滑油向轴套外表面渗出，而造成浪费。

作为优选，轴套内侧面设置的一层开孔泡沫塑料上，开有若干直油槽或螺旋型油槽。在万向节工作时，润滑油可以通过油槽进入作用面进行润滑，同时油槽内还可以填装润滑脂，不仅可以进一步减小十字轴与轴套之间的摩擦，还增大了十字轴万向节内的含油量，降低摩擦损耗及摩擦生热，提高十字轴万向节使用寿命。

作为优选，轴套内侧面设置的一层开孔泡沫塑料上，开有若干相互独立的圆形或矩形或菱形的凹槽。在开孔发泡塑料上设置相互独立的凹槽，可以在凹槽内填装润滑脂，不仅增大了十字轴万向节内的含油量，还可以在更好的使油脂进入作用面，减小摩擦；提高十字轴万向节使用寿命。

一种十字轴万向节的轴套的制造方法，所述轴套由粉末冶金材料制成，所述轴套的制造方法至少包括以下步骤：

A：原料粉末配方制备，采用机械法或物理化学法制备粉末，粉末原料的成分包括Fe、Cu、C及增塑剂，其中Fe含量为93.2%至97.9%、Cu含量为1.5%至3.9%、C含量为0.6%至0.9%；

B：肧块成型，采用膜压成型制得胚块；

C：肧块烧结，将成型的肧块放置在采用保护气氛的高温炉或真空炉中进行烧结，烧结温度在1080℃至1150℃之间，烧结时间为4至5小时；

D：精整，通过精整模具，对轴套内径、外径及底面进行精整；

E：机加工，通过车削加工的方式，精车轴套开口端端面；

F：热处理，包括渗碳淬火步骤，在800度到900度温度下加热轴套2至3小时后，淬入油中快速冷却；回火步骤，在150度到200度温度下加热轴套2至3小时，然后冷却至室温。

本发明的轴套采用了粉末冶金的制造工艺，轴套经过精整工艺后，轴套内径、外径等尺寸及粗超度都达到设计精度要求，只需精车加工轴套开口端面即可，因此材料利用率非常高，通常利用率可达90%以上；降低了机加工的难度，同时也大大的减少了机加工工艺，提高机加工效率；而传统热锻工艺中轴套的机加工，需要粗精磨轴套外底面、内底面、外圆、内圆等，机加工复杂、难度大，材料利用率不高，尤其是小规格万向节的材料利用率不到45%。同时，通过粉末冶金工艺制得的轴套，轴套的粉末冶金材料具有多孔特性，这些空隙均匀的分布于粉末冶金材料中，在淬火工艺由于材料中具有空隙，可以减小奥氏体转变为马氏体而引起的应力集中，降低材料脆性，提高韧性。同时，还可以通过真空渗油等方式，将润滑油浸入轴套粉末冶金材料的空隙内，使轴套具有自润滑效果。

作为优选，在步骤F后，接着采用真空渗油工艺，先将轴套固定在模腔内，并在模腔内抽真空，使轴套粉末冶金材料的孔隙在真空负压下进行渗油处理。采用真空渗油工艺，润滑油能快速、均匀、彻底渗透到粉末冶金材料的每个细微空隙中，使轴套粉末冶金材料孔隙中充分含油。且真空浸油与传统浸油工艺相比，大大的缩短了的浸泡时间，同时也减小了润滑油的损耗，降低了生产成本，提高了产品质量。

作为优选，在步骤F后，再接着通过以下步骤制得轴套：

G：以粉末冶金工艺制得的轴套为骨架，并将轴套固定在模腔内，采用真空压力注射的方法，在模腔内抽真空，使轴套粉末冶金材料的孔隙处在真空负压的环境下；接着在7至15Mpa注射压力下，将通过化学发泡法，均匀混合化学发泡剂的聚四氟乙烯或尼龙或酚醛树脂，注入模腔内，使均匀混合化学发泡剂的聚四氟乙烯或尼龙或酚醛树脂，完全渗浸轴套粉末冶金材料的孔隙，并在轴套内侧面形也成一层均匀混合化学发泡剂的聚四氟乙烯或尼龙或酚醛树脂；

H：延时0.5至1小时后，对模腔进行加热使化学发泡剂释放出气体，使轴套粉末冶金材料孔隙内和轴套内侧面的聚四氟乙烯、或尼龙、或酚醛树脂，成为发泡聚四氟乙烯、或发泡尼龙、或发泡酚醛树脂，并将模腔内部分的聚四氟乙烯或尼龙或酚醛树脂排出模腔；

I：待冷却成型后，再接着通过施加外压的方法，将轴套粉末冶金材料孔隙内和轴套内侧面的发泡聚四氟乙烯、或发泡尼龙、或发泡酚醛树脂内的封闭或部分封闭的气孔转变为开孔，使轴套粉末冶金材料孔隙内及轴套内侧面的发泡聚四氟乙烯、或发泡尼龙、或发泡酚醛树脂，成为开孔发泡聚四氟乙烯、或开孔发泡尼龙、或开孔发泡酚醛树脂；

J：采用真空渗油工艺，将轴套固定在模腔内，并在模腔内抽真空，使轴套粉末冶金材料孔隙内及轴套内侧面的，开孔发泡聚四氟乙烯、或开孔发泡尼龙、或开孔发泡酚醛树脂的孔隙在真空负压下进行渗油处理。

通过该方法制得的轴套，与传统镶嵌工艺，以金属背衬来支承塑料层有极大的不同，该方法是以粉末冶金材料的轴套为骨架，在粉末冶金材料的孔隙中浸入发泡塑料，在轴套内侧面也形成一层发泡塑料，轴套内侧面形成的发泡塑料层与轴套材料的孔隙中的发泡塑料是一体成型的，这样轴套内侧面的发泡塑料层就犹如具有无数只触手，扎根于轴套的金属骨架中，将轴套内侧面的发泡塑料层牢牢的固定在金属骨架上；再接着通过施加外压的方法将发泡塑料转变为开孔发泡塑料。同时轴套内侧面形成一层开孔发泡塑料，如开孔发泡聚四氟乙烯、或开孔发泡尼龙、或开孔发泡酚醛树脂，这些材料表面较软，在十字轴万向节工作时，不易损伤十字轴，尤其是十字轴在轴与轴的交接处作为一个应力集中的部位不易损伤，允许有较大的同轴度公差。本方法制得的轴套适用于中低转速的工作条件使用。而采用真空渗油工艺后，该轴套仍就具有自润滑功能。

本发明的有益效果是：该十字轴万向节结构简单，装配方便容易，生产工艺简洁，润滑系统效果好，且十字轴万向节在工作期间可以免加或长时间免加润滑油，方便日常使用维护。且该十字轴万向节的轴套制造方法工艺简单，材料利用率高。

附图说明

图1是本发明十字轴万向节的结构示意图。

图2是本发明轴套的第一种结构示意图。

图3是本发明轴套的第二种结构示意图。

图4是本发明轴套的第三种结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例1，如图1、图2、图3所示的一种十字轴万向节，包括十字轴1，所述十字轴1四个端头上分别套设有轴套2，所述轴套2的材料为粉末冶金材料，具体是指粉末冶金减摩材料。粉末冶金减摩材料，是在粉末冶金的粉末配方成分中加如石墨等减摩剂或固体润滑剂，来降低粉末冶金减摩材料表面间的摩擦系数。粉末冶金减摩材料具有10%至18%体积的孔隙度，且粉末冶金减摩材料的孔隙中具有润滑油。轴套2内侧面与十字轴1端头之间设置有油封3。且轴套2内侧面在轴向上，由开口端往内设置有三个功能段，其中第一功能段10为轴套2内侧面与油封3配合的光滑的圆柱形表面；第二功能段11为轴套2内侧面与十字轴1端头配合的部分，且该与十字轴1端头配合的部分的轴套2内侧面上，开有3条均匀分布的横截面为半圆型或V型的直油槽6或螺旋型油槽7；第三功能段12为设置在轴套2内侧面，紧邻轴套封闭端内端面的环形凹槽4，且第二功能段11内设置的直油槽6或螺旋型油槽7的一端口连接到环形凹槽4，环形凹槽4内还设有6个滚珠5，环形凹槽4内还填装有润滑脂。轴套2的外表面和轴套2第一功能段10的圆柱形表面上设有完全致密的铜基粉末层，可以避免粉末冶金材料的空隙内的润滑油向轴套外表面渗出，而造成浪费。

本发明中十字轴万向节的轴套由粉末冶金减摩材料制成，且粉末冶金材料孔隙含有润滑油，使轴套具有自润滑效果。轴套在非运转状态，润滑油充满轴套粉末冶金材料的空隙；当十字轴旋转时，所产生的泵吸作用，和十字轴与轴套之间的摩擦使轴套的温度升高，由于油的膨胀系数比金属大，因此润滑油自动进入滑动表面起到润滑作用；当十字轴停止转动时，润滑油又随温度下降被吸回轴套粉末冶金材料的空隙内。由于轴套本身的材料为减摩材料制，表面的摩察系数小，且具有自润滑功能，可以与十字轴直接配合，在转动时就具有良好运行效果，因此本发明的十字轴万向节，可以不需要再装配传统十字轴万向节中的滚针，这样十字轴万向节在装配时就十分容易，同时也降低了制造成本。并且由于轴套的材料为粉末冶金材料，添加润滑油后具自润滑功能，且润滑油损耗低，因此本发明的十字轴万向节在工作期间可以免加或长时间免加润滑油。并且该轴套内侧面在轴向上，设置有三个独立的功能段，尤其是轴套内侧面第二功能段11和第三功能段12，在轴套内侧面第二功能段11中开有3条均匀分布的横截面为半圆型或V型的直油槽或螺旋型油槽，可以润滑油或润滑脂通过油槽更加均匀的分布到作用面上进行润滑，同时油槽内还可以填装润滑脂可以增加轴套与十字轴之间的封闭空间内的含油量；而第三功能段轴为套内侧面的底部设置的环形凹槽，环形凹槽是用来储存润滑脂的。在轴套内侧面的底部专门设置一个用来填装润滑脂的环形凹槽，可以存放较多的润滑脂，这样使十字轴万向节可以在更长的周期内不需要加注润滑油。若在十字轴万向节使用过程中即使损耗了部分的润滑油或润滑脂，还可以通过环形凹槽内设置的若干滚珠，有效的将环形凹槽内的润滑脂挤出到轴套与十字轴之间。因为在十字轴转动时，会带动凹槽内的滚珠作圆周转动，而滚珠在作圆周转动时各滚珠的转速可能不同，那么两滚珠间的间距就会发生变化，当两滚珠间的间距变小时，就会将环形凹槽内两滚珠间的润滑脂挤出，并通过直油槽或螺旋型油槽将润滑脂较均匀的分布到，十字轴与轴套之间进行润滑，起到良好的润滑效果。

实施例2，如图4所示，上述一种十字轴万向节中的轴套2还可以设置为，轴套2的粉末冶金材料具有55%体积的孔隙度，且粉末冶金材料的孔隙内还具有开孔发泡塑料，轴套的内侧面也设置有一层开孔发泡塑料8，所述轴套孔隙内和轴套内侧面的开孔发泡塑料8连为一体，且开孔发泡塑料8的孔隙内具有润滑油。轴套2内侧面设置的一层开孔发泡塑料8上，开有3条直油槽或螺旋型油槽，以及若干相互独立的圆形或矩形或菱形的凹槽9，轴套2外表面设有完全致密的铜基粉末层。

该实施例2中的轴套是以粉末冶金材料的轴套为骨架，通过化学发泡法，将法学发泡剂均匀的混入熔融的塑料中，在采用真空压力注射的方法：先将轴套固定在模腔内，并在模腔内抽真空；接着在压力注射下，将均匀混合化学发泡剂的塑料，注入模腔内，在粉末冶金材料的孔隙中浸入均匀混合化学发泡剂的塑料，并在轴套内侧面形成一层均匀混合化学发泡剂的塑料；而后在加热模腔，使发泡剂发泡，从而轴套孔隙和内侧面的塑料成为多孔发泡塑料；再接着采用施加外压的方法，如在模腔内加压，使多孔发泡塑料内的封闭的气孔打通，成为开孔发泡塑料。另外，该实施例中轴套粉末冶金材料的孔隙度，为轴套体积分数的55%，它至少减轻轴套三分之一的重量。同时，轴套的内侧面设置有一层开孔发泡塑料，在十字轴万向节工作时，十字轴与轴套的接触面为开孔发泡塑料，不易损伤十字轴，尤其是十字轴在轴与轴的交接处作为一个应力集中的部位不易损伤，允许有较大的同轴度公差。轴套的外表面镀有一层完全致密的铜基粉末，可以避免粉末冶金材料的空隙内的润滑油向轴套外表面渗出，而造成浪费，延长十字轴万向节的使用周期或加注润滑油的周期。

实施例3，一种十字轴万向节的轴套的制造方法，所述轴套由粉末冶金材料制成，所述轴套的制造方法至少包括以下步骤：

A：原料粉末配方制备，采用机械法或物理化学法制备粉末，例如雾化方、还原法、电解法等，粉末原料的成分包括Fe、Cu、C及增塑剂，其中Fe含量为97.5%、Cu含量为1.6%、C含量为0.6%；

B：肧块成型，采用膜压成型制得胚块；

C：肧块烧结，将成型的肧块放置在采用保护气氛的高温炉或真空炉中进行烧结，烧结温度在1150℃之间，烧结时间为5小时；

D：精整，通过精整模具，对轴套内径、外径及底面进行精整；

E：机加工，通过车削加工的方式，精车轴套开口端端面；

F：热处理，包括渗碳淬火步骤，在900度温度下加热轴套3小时后，淬入油中快速冷却；回火步骤，在200度温度下加热轴套3小时，然后冷却至室温。

在接着采用真空渗油工艺，先将轴套固定在模腔内，并在模腔内抽真空，使轴套粉末冶金材料的孔隙在真空负压下进行渗油处理，使轴套粉末冶金材料的孔隙内充满润滑油。

通过实施例3方法制得的粉末冶金轴套，其粉末冶金材料具有10%体积的孔隙度，即轴套粉末冶金材料内的孔隙所占的空间大小，为整个轴套体积的10%，且轴套粉末冶金材料的孔隙内充满润滑油；粉末冶金轴套的表面硬度为：50HRC。该方法制得的轴套的粉末冶金材料的孔隙小，轴套强度高，适用于高载荷，中低转速的工作条件使用。

实施例4，一种十字轴万向节的轴套的制造方法，所述轴套由粉末冶金材料制成，所述轴套的制造方法至少包括以下步骤：

A：原料粉末配方制备，采用机械法或物理化学法制备粉末，例如雾化方、还原法、电解法等，粉末原料的成分包括Fe、Cu、C及增塑剂，其中Fe含量为96%、Cu含量为2.5%、C含量为0.7%；

B：肧块成型，采用膜压成型制得胚块；

C：肧块烧结，将成型的肧块放置在采用保护气氛的高温炉或真空炉中进行烧结，烧结温度在1100℃之间，烧结时间为4.5小时；

D：精整，通过精整模具，对轴套内径、外径及底面进行精整；

E：机加工，通过车削加工的方式，精车轴套开口端端面；

F：热处理，包括渗碳淬火步骤，在850度温度下加热轴套2.5小时后，淬入油中快速冷却；回火步骤，在180度温度下加热轴套2.5小时，然后冷却至室温。

在接着采用真空渗油工艺，先将轴套固定在模腔内，并在模腔内抽真空，使轴套粉末冶金材料的孔隙在真空负压下进行渗油处理，使轴套粉末冶金材料的孔隙内充满润滑油。

通过实施例4方法制得的粉末冶金轴套，其粉末冶金材料具有15%体积的孔隙度，即轴套粉末冶金材料内的孔隙所占的空间大小，为整个轴套体积的15%，且轴套粉末冶金材料的孔隙内充满润滑油；粉末冶金轴套的表面硬度为：45HRC。该方法制得的轴套强度高，含油量较高，适用于中高载荷，中高转速的工作条件使用。

实施例5，一种十字轴万向节的轴套的制造方法，所述轴套由粉末冶金材料制成，所述轴套的制造方法至少包括以下步骤：

A：原料粉末配方制备，采用机械法或物理化学法制备粉末，例如雾化方、还原法、电解法等，粉末原料的成分包括Fe、Cu、C及增塑剂，其中Fe含量为94.5%、Cu含量为3.5%、C含量为0.8%；

B：肧块成型，采用膜压成型制得胚块；

C：肧块烧结，将成型的肧块放置在采用保护气氛的高温炉或真空炉中进行烧结，烧结温度在1090℃，烧结时间为4小时；

D：精整，通过精整模具，对轴套内径、外径及底面进行精整；

E：机加工，通过车削加工的方式，精车轴套开口端端面；

F：热处理，包括渗碳淬火步骤，在800度温度下加热轴套2小时后，淬入油中快速冷却；回火步骤，在150度温度下加热轴套2小时，然后冷却至室温。

在接着采用真空渗油工艺，先将轴套固定在模腔内，并在模腔内抽真空，使轴套粉末冶金材料的孔隙在真空负压下进行渗油处理，使轴套粉末冶金材料的孔隙内充满润滑油。

通过实施例5方法制得的粉末冶金轴套，其粉末冶金材料具有20%体积的孔隙度，即轴套粉末冶金材料内的孔隙所占的空间大小，为整个轴套体积的20%，且轴套粉末冶金材料的孔隙内充满润滑油；粉末冶金轴套的表面硬度为：40HRC。该方法制得的轴套含油量高，润滑效果好，适用于低载荷，中高转速的工作条件使用。

实施例6，一种十字轴万向节的轴套的制造方法，在步骤F后，再接着通过以下步骤制得轴套：

G：以粉末冶金工艺制得的轴套为骨架，并将轴套固定在模腔内，采用真空压力注射的方法，在模腔内抽真空，使轴套粉末冶金材料的孔隙处在真空负压的环境下；接着在10Mpa注射压力下，将通过化学发泡法，均匀混合化学发泡剂的聚四氟乙烯或尼龙或酚醛树脂，注入模腔内，使均匀混合化学发泡剂的聚四氟乙烯或尼龙或酚醛树脂，完全渗浸轴套粉末冶金材料的孔隙，并在轴套内侧面形也成一层均匀混合化学发泡剂的聚四氟乙烯或尼龙或酚醛树脂；

H：延时0.5小时后，对模腔进行加热使化学发泡剂释放出气体，使轴套粉末冶金材料孔隙内和轴套内侧面的聚四氟乙烯、或尼龙、或酚醛树脂，成为发泡聚四氟乙烯、或发泡尼龙、或发泡酚醛树脂，并将模腔内部分的聚四氟乙烯或尼龙或酚醛树脂排出模腔；

I：待冷却成型后，再接着通过施加外压的方法，将轴套粉末冶金材料孔隙内和轴套内侧面的发泡聚四氟乙烯、或发泡尼龙、或发泡酚醛树脂内的封闭或部分封闭的气孔转变为开孔，使轴套粉末冶金材料孔隙内及轴套内侧面的发泡聚四氟乙烯、或发泡尼龙、或发泡酚醛树脂，成为开孔发泡聚四氟乙烯、或开孔发泡尼龙、或开孔发泡酚醛树脂；

J：采用真空渗油工艺，将轴套固定在模腔内，并在模腔内抽真空，使轴套粉末冶金材料孔隙内及轴套内侧面的，开孔发泡聚四氟乙烯、或开孔发泡尼龙、或开孔发泡酚醛树脂的孔隙在真空负压下进行渗油处理。

在粉末冶金制造中，粉末冶金材料孔隙的数量、大小、形状及分布等是可以进行调节的，设计者可以根据需要来制作。通过该方法制得的轴套，与传统镶嵌工艺中，将塑料套层直接镶嵌在金属框架上，以金属背衬来支承塑料层有极大的不同，该方法是以粉末冶金材料的轴套为骨架，在粉末冶金材料的孔隙中浸入发泡塑料，并在轴套内侧面形成一层开孔发泡塑料，轴套内侧面形成的开孔发泡塑料层与轴套材料的孔隙中的发泡塑料是一体成型的，这样轴套内侧面的开孔发泡塑料层就犹如具有无数只触手，扎根于轴套的金属骨架中，将轴套内侧面的开孔发泡塑料层牢牢的固定在金属骨架上。另外，轴套内侧面形成一层开孔发泡塑料，在十字轴万向节工作时，轴套内侧面的开孔发泡塑料层，将作为接触面与十字轴配合，而开孔发泡塑料层较软，在十字轴万向节工作时，不易损伤十字轴，尤其是十字轴在轴与轴的交接处作为一个应力集中的部位不易损伤，允许有较大的同轴度公差。同样的方法，为了减轻轴套的重量，还可以将轴套粉末冶金材料制作为多孔粉末冶金材料，即大孔隙度的粉末冶金材料。例如，将轴套粉末冶金材料制作为具有55%体积的孔隙度，再以该轴套为骨架，在粉末冶金材料的孔隙中浸入发泡塑料，这样至少可以减轻轴套三分之一的重量。

通过实施例6方法制得的轴套，具有质量轻、与十字轴配合的轴套内侧面的硬度低，表面能低，自润滑效果好，适用于中低载荷，十字轴与轴套的径向跳动较大的场合使用。

Claims (8)

1.一种十字轴万向节，包括十字轴，其特征是，所述十字轴四个端头上分别套设有轴套，轴套的材料为粉末冶金材料，轴套内侧面与十字轴端头之间设置有油封；所述轴套粉末冶金材料具有50%至60%体积的孔隙度，且粉末冶金材料的孔隙内还具有开孔泡沫塑料，轴套的内侧面也设置有一层开孔泡沫塑料，所述轴套孔隙内和轴套内侧面的开孔泡沫塑料连为一体，且开孔泡沫塑料的孔隙内具有润滑油。

2.根据权利要求1所述的一种十字轴万向节，其特征是，所述轴套内侧面在轴向上，由开口端往内至少设置有三个功能段，其中第一功能段为轴套内侧面与油封配合的光滑的圆柱形表面；第二功能段为轴套内侧面与十字轴端头配合的部分，且该部分的轴套内侧面上，开有若干均匀分布的横截面为半圆型或V型的直油槽或螺旋型油槽；第三功能段为设置在轴套内侧面，紧邻轴套封闭端内端面的环形凹槽，且第二功能段内设置的直油槽或螺旋型油槽的一端口连接到环形凹槽，环形凹槽内还设有若干滚珠，环形凹槽内还填装有润滑脂。

3.根据权利要求1或2所述的一种十字轴万向节，其特征是，所述轴套外表面设有完全致密的铜基粉末层。

4.根据权利要求1所述的一种十字轴万向节，其特征是，所述轴套内侧面设置的一层开孔泡沫塑料上，开有若干直油槽或螺旋型油槽。

5.根据权利要求1或4所述的一种十字轴万向节，其特征是，所述轴套内侧面设置的一层开孔泡沫塑料上，开有若干相互独立的圆形或矩形或菱形的凹槽。

6.一种十字轴万向节的轴套的制造方法，其特征是，所述轴套由粉末冶金材料制成，所述轴套的制造方法包括以下步骤：

A：原料粉末配方制备，采用机械法或物理化学法制备粉末，粉末原料的成分包括Fe、Cu、C及增塑剂，其中Fe含量为93.2%至97.9%、Cu含量为1.5%至3.9%、C含量为0.6%至0.9%；

B：胚块成型，采用膜压成型制得胚块；

C： 胚块烧结，将成型的 胚块放置在采用保护气氛的高温炉或真空炉中进行烧结，烧结温度在1080℃至1150℃之间，烧结时间为4至5小时；

D：精整，通过精整模具，对轴套内径、外径及底面进行精整；

E：机加工，通过车削加工的方式，精车轴套开口端端面；

F：热处理，包括渗碳淬火步骤，在800度到900度温度下加热轴套2至3小时后，淬入油中快速冷却；回火步骤，在150度到200度温度下加热轴套2至3小时，然后冷却至室温。

7.根据权利要求6所述的一种十字轴万向节的轴套的制造方法，其特征是，在步骤F后，接着采用真空渗油工艺，先将轴套固定在模腔内，并在模腔内抽真空，使轴套粉末冶金材料的孔隙在真空负压下进行渗油处理。

8.根据权利要求7所述的一种十字轴万向节的轴套的制造方法，其特征是，在步骤F后，再接着通过以下步骤制得轴套：

G：以粉末冶金工艺制得的轴套为骨架，并将轴套固定在模腔内，采用真空压力注射的方法，在模腔内抽真空，使轴套粉末冶金材料的孔隙处在真空负压的环境下；接着在7至15Mpa注射压力下，将通过化学发泡法，均匀混合化学发泡剂的聚四氟乙烯或尼龙或酚醛树脂，注入模腔内，使均匀混合化学发泡剂的聚四氟乙烯或尼龙或酚醛树脂，完全渗浸轴套粉末冶金材料的孔隙，并在轴套内侧面形也成一层均匀混合化学发泡剂的聚四氟乙烯或尼龙或酚醛树脂；

H：延时0.5至1小时后，对模腔进行加热使化学发泡剂释放出气体，使轴套粉末冶金材料孔隙内和轴套内侧面的聚四氟乙烯、或尼龙、或酚醛树脂，成为发泡聚四氟乙烯、或发泡尼龙、或发泡酚醛树脂，并将模腔内部分的聚四氟乙烯或尼龙或酚醛树脂排出模腔；

I：待冷却成型后，再接着通过施加外压的方法，将轴套粉末冶金材料孔隙内和轴套内侧面的发泡聚四氟乙烯、或发泡尼龙、或发泡酚醛树脂内的封闭或部分封闭的气孔转变为开孔，使轴套粉末冶金材料孔隙内及轴套内侧面的发泡聚四氟乙烯、或发泡尼龙、或发泡酚醛树脂，成为开孔发泡聚四氟乙烯、或开孔发泡尼龙、或开孔发泡酚醛树脂；

J：采用真空渗油工艺，将轴套固定在模腔内，并在模腔内抽真空，使轴套粉末冶金材料孔隙内及轴套内侧面的，开孔发泡聚四氟乙烯、或开孔发泡尼龙、或开孔发泡酚醛树脂的孔隙在真空负压下进行渗油处理。

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