CN102767570A - 一种弹性金属塑料复合材料轴承的生产工艺 - Google Patents

Abstract

一种弹性金属塑料复合材料轴承的生产工艺,属于复合材料轴承技术领域。轴承采用弹性金属塑料复合材料与钢基瓦体钎焊为一体，弹性金属塑料复合材料包括金属丝弹性垫和塑料层面，塑料层面由质量百分数为20-30%聚苯酯、2-8%纳米氧化铝粉、余量是聚四氟乙烯粉构成。新产品性能更稳定，可靠性更高，高的热导率和低的热膨胀系数，显著提高许用温度。相对以往产品更具耐磨性，增强耐颗粒磨损性能，能很好的胜任多尘工作环境。因此，本发明将进一步拓展金属塑料轴承的应用领域，具有广阔市场前景。

Description

一种弹性金属塑料复合材料轴承的生产工艺

技术领域：

本发明涉及一种弹性金属塑料复合材料轴承的生产工艺,属于复合材料轴承技术领域。

背景技术：

弹性金属塑料推力轴承及导轴承是水轮发电机、大型减速机齿轮箱等设备的关键部件，同时也是维修较为频繁的部件，现有技术产品往往因为材料性能原因不能满足苛刻的使用环境，导致使用周期短，维修费用高。现有技术采取的工艺措施大致为：聚四氟乙烯粉通过无机填料进行改性，一般40%粒度为小于300目的铅粉，经机械高速搅拌，与青铜弹性垫冷压成型；经390℃加温塑化后随炉冷却得到摩擦瓦面；将加工好的瓦面与瓦基体通过钎焊的方式连接成一体，经机械加工至成品。

现有产品的不足是：

1.聚四氟乙烯的抗蠕变性能差，周期性交变载荷下工作易产生冷流现象，由于铅粉属于软质金属。因此，通过铅粉改性程度十分有限，并且不环保。

2.聚四氟乙烯的表面能非常低，因此，其具有较低摩擦系数，但，低的表面能同时带来的问题是与其他材料的相容性差，填料过程中会产生相当的空隙，冷压成型，也会因此而造成缺陷。

3.聚四氟乙烯自身的导热系数小，热胀系数大，摩擦表面的热量不能及时的传到基体，容易产生瓦面变形，引起事故。

除此之外，还有绝缘性能等问题，都需要采取额外的措施加以防范。

发明内容：

本发明是为了解决现有技术中所存在的技术问题，提供一种弹性金属塑料复合材料轴承的生产工艺,该轴承的配料组成应科学合理、可靠性高、耐高温、耐磨耗、自润滑性能好。　

本发明的技术解决方案是：一种弹性金属塑料复合材料轴承采用弹性金属塑料复合材料与钢基瓦体钎焊为一体，弹性金属塑料复合材料包括金属丝弹性垫和塑料层面，所述弹性金属塑料复合材料的生产工艺为：

 (1)配料：质量百分数为20-30%细粒度聚苯酯、2-8%粒径低于80nm纳米氧化铝粉，余量是细粒度聚四氟乙烯粉，捣碎过筛，机械混合均匀后，放置在120℃烘箱中烘干；

(2)压制：将直径为0.25-0.35mm的金属丝绕制成直径为3.4-3.5mm的螺旋结构，螺距控制在3-5mm，并剪断成长度为30-50mm的短段，将螺旋段放置于模具中，定位压制成一定厚度的金属丝垫，并控制其中的孔隙率在70-80%。将混好的并烘干的配料按需要厚度均匀散布在孔隙率合格的金属弹性垫表面后，均匀施压，模压成型，压力为45-75MPa；

(3)温度控制：在氮气保护气氛中加热塑化,温度的控制工艺为0-150℃时,自由升温；150-250℃时，1℃／min升温；温度达200℃ 时开动转盘，一直转动烧结；250-327℃时，0.5℃／min升温；到327℃保温0.5-1h，继续升温到380±5℃；然后保温1-2h，后随炉冷却，制得弹性金属塑料复合材料；

(4)钎焊：将烧结好的弹性金属塑料复合材料搪锡后，与钢基瓦体钎焊为一体，经后续机械加工得到轴承成品。

本发明的有益效果是：

1. 聚苯酯可与任何比例的PTFE共混，共混料使用冷压烧结法成型，其成型制件既可保持这两种聚合物自身一系列优良性能，又可以在性能上互相弥补不足，成为性能更为优异的耐高温、耐磨耗、自润滑材料；

2.由于聚苯酯加热到538℃也不熔融，而仅在427℃发生类似金属的非粘性流动。它在320℃ 以下观察不到因分解而引起的失重现象，直到425℃才开始出现明显的失重。因此，本发明的复合材料有很高的热稳定性，其导热系数在所有塑料中是一般塑料的3-5倍；有较低的线胀系数，即使在325℃以下的温度范围内，线胀系数几乎保持恒定不变，同时对氯代烃等焊锡液也具有很高的抵抗性能。

3.纳米氧化铝作为新型的科技材料，具有纳米材料的特有性能和良好的比强度和耐磨性，将会进一步显著提高塑料层的机械性能。

新复合材料的整体特点是，在高分子软相基体上均匀分布着纳米氧化铝硬相质点，软相基体使复合轴承材料具有非常好的嵌藏性、顺应性和抗咬合性，并在磨合后，软基体内凹，硬质点外凸，使滑动面之间形成微小间隙，成为贮油空间和润滑油通道，利于减摩；上凸的硬质点起支承作用，有利于承载。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

常用配料质量百分数：

材料名称	配方1（%）	配方2（%）	配方3（%）	配方4（%）	配方5（%）
						聚苯酯粉	20	23	25	28	30
纳米氧化铝粉	8	6.5	5	3.5	2
						聚四氟乙烯粉	72	70.5	70	68.5	68

实施例1      

（1）配料：质量百分数为25%的聚苯酯、5%的纳米氧化铝粉、余量是聚四氟乙烯粉（70%），聚苯酯粉体要求为细粒度、 聚四氟乙烯粉体要求为细粒度、纳米氧化铝粒度直径低于80nm。干法混合，混合时间约为40分钟；混合均匀后，放置120℃烘箱中烘干。

（2）压制：将直径为0.25-0.35mm的金属丝绕制成直径为3.4-3.5mm的螺旋结构，螺距控制在3-5mm左右，并剪断成长度为30-50mm的短段，将螺旋段放置于模具中定位压制，成11mm厚度的金属丝垫，并控制其中的孔隙率在70-80%。再将混好的并烘干的配料按需要厚度均匀散布在孔隙率合格的金属弹性垫表面后，均匀施压，模压成型，模压成型压力为45MPa。

（3）温度控制：在氮气保护下，0-150℃ 时自由升温；150-250℃ 时，1℃／min升温；温度达200℃ 时，开动转盘，一直转动烧结；250-327℃ 时，1℃／min升温；到327℃保温1 h，1小时后继续升温，再升到380℃，保温1小时，随炉冷却，制得弹性金属塑料复合材料。

（4）钎焊：将烧结好的弹性金属塑料复合材料（瓦面）与钢基瓦体通过钎焊的方式连接为一体，经后续机械加工得到成品。

采用上述的技术方案，除配料质量百分数有所不同外，其他生产工艺参数均相同。

Claims (1)

1.一种弹性金属塑料复合材料轴承的生产工艺，所述轴承采用弹性金属塑料复合材料与钢基瓦体钎焊为一体，其特征在于：所述弹性金属塑料复合材料的生产工艺为：

 (1)配料：质量百分数为20-30%细粒度聚苯酯、2-8%粒径低于80nm纳米氧化铝粉，余量是细粒度聚四氟乙烯粉，捣碎过筛，机械混合均匀后，放置在120℃烘箱中烘干；

(2)压制：将直径为0.25-0.35mm的金属丝绕制成直径为3.4-3.5mm的螺旋结构，螺距控制在3-5mm，并剪断成长度为30-50mm的短段，将螺旋段放置于模具中，定位压制成一定厚度的金属丝垫，并控制其中的孔隙率在70-80%，将混好的并烘干的配料按需要厚度均匀散布在孔隙率合格的金属弹性垫表面后，均匀施压，模压成型，压力为45-75MPa；

(3)温度控制：在氮气保护气氛中加热塑化,温度的控制工艺为0-150℃时,自由升温；150-250℃时，1℃／min升温；温度达200℃ 时开动转盘，一直转动烧结；250-327℃时，0.5℃／min升温；到327℃保温0.5-1h，继续升温到380±5℃；然后保温1-2h，后随炉冷却，制得弹性金属塑料复合材料；

(4)钎焊：将烧结好的弹性金属塑料复合材料搪锡后，与钢基瓦体钎焊为一体，经后续机械加工得到轴承成品。