CN102966667A - 金属塑料复合材料轴承及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种金属塑料复合材料轴承及其制造方法。根据本发明的金属塑料复合材料轴承，包括金属网骨架，金属网骨架中填充工程塑料并在金属网骨架表面形成工程塑料层，金属网骨架包括多层叠放的金属网。根据本发明的金属塑料复合材料轴承及其制造方法，由于金属网骨架采用多层叠放的金属网，并在金属网骨架中填充工程塑料且形成工程塑料层，有效地增强了金属网塑料复合材料的整体刚性，从而使金属网塑料复合材料裁剪成型，具有较好的尺寸稳定性，提高了轴承的精度，从而提高轴承的使用范围。

Description

金属塑料复合材料轴承及其制造方法

技术领域

本发明涉及复合材料轴承领域，具体而言，涉及一种金属塑料复合材料轴承及其制造方法。

背景技术

目前，金属与非金属所形成的复合材料轴承的结构很多，如中国专利号ZL98114436.5专利文件中公开的弹性金属塑料瓦，弹性金属塑料瓦由金属丝缠绕的小弹簧形成的多孔弹性垫，在其表面复合一定厚度的改性聚四氟乙烯塑料，再与钢基体钎焊形成的弹性金属塑料复合材料，该材料可制成金属塑料推力轴承、金属塑料径向轴承等。但是该弹性金属塑料瓦由小弹簧形成的多孔弹性垫，其表面平整性和密度均匀性不能达到理想状况。

现有技术中还公开了一种网状复合材料衬套，采用单层铜网做骨架，在其表面复合改性聚四氟乙烯塑料，经烧结、轧制形成薄壁自润滑复合材料，再卷制成衬套。在该网状复合材料衬套种，采用单层铜网做骨架，与改性聚四氟乙烯塑料复合后，其壁厚仅0.5mm，卷制成型的开口轴承整体刚性不好，尺寸稳定性差，且表面塑料层太薄，一般在0.1mm以下，使用寿命有限。该复合材料只能制造直径较小的衬套，仅用于无间隙配合摆动速度较低的使用工况。

发明内容

本发明旨在提供一种刚度大、尺寸稳定性高的金属塑料复合材料轴承及其制造方法，以金属塑料复合材料轴承尺寸稳定性差的问题。

本发明一方面提供了一种金属塑料复合材料轴承，包括金属网骨架，金属网骨架中填充工程塑料并在金属网骨架表面形成工程塑料层，金属网骨架包括多层叠放的金属网。

进一步地，金属网采用金属丝编织，金属丝为锡青铜丝或黄铜丝或低碳钢丝。

进一步地，金属丝的直径为0.2mm至0.4mm；金属网的网孔目数为20至60目。

进一步地，金属网骨架包括2至5层叠放的金属网，相邻的两层金属网的经纬线方向交错30°至60°。

进一步地，相邻的两层金属网的经纬线方向交错45°。

进一步地，金属网为3层，包括一层低碳钢丝网底层和叠放在低碳钢丝网底层上的两层锡青铜丝网层。

进一步地，金属塑料复合材料轴承还包括位于金属网骨架底侧的钢瓦基。

进一步地，钢瓦基与金属网骨架钎焊连接。

本发明另一方面还提供了一种金属塑料复合材料轴承的制造方法，包括以下步骤：步骤S1：将多层金属网叠放形成金属网骨架；步骤S2：对金属网骨架填充工程塑料，并烧结塑化形成表面具有工程塑料层的金属网塑料复合材料板材；步骤S3：将金属网塑料复合材料板材加工形成金属塑料复合材料轴承。

进一步地，步骤S1具体包括以下步骤：步骤S11：将相邻两层的金属网按照不同的方向裁剪成条状；步骤S12：将成条状的金属网处理并叠放；步骤S13：将叠放完成的金属网放置在石墨板上，并在顶层金属网上再放置一块石墨板烧结形成金属网骨架10。

进一步地，步骤S2具体包括以下步骤：步骤S21：将金属网骨架10放置成型模具内，在其表面铺撒工程塑料，并模压成型；步骤S22：将模压成型的复合板料放置在气体保护炉或真空炉中烧结塑化，制成金属网塑料复合材料板材。

进一步地，步骤S3包括：将金属网塑料复合材料板材裁剪并与钢瓦基钎焊结合形成金属塑料复合材料轴承。

根据本发明的金属塑料复合材料轴承及其制造方法，由于金属网骨架采用多层叠放的金属网，并在金属网骨架中填充工程塑料且形成工程塑料层，有效地增强了金属网塑料复合材料的整体刚性，具有较好的尺寸稳定性，提高了轴承的精度，从而提高轴承的使用范围。附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明的金属塑料复合材料轴承的第一实施例的结构示意图；

图2是根据本发明的金属塑料复合材料轴承的第二实施例的结构示意图；

图3是根据本发明的金属塑料复合材料轴承的第三实施例的结构示意图；

图4是根据本发明的金属塑料复合材料轴承的第四实施例的结构示意图；以及

图5是根据本发明的金属塑料复合材料轴承的第五实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，根据本发明的金属塑料复合材料轴承，包括金属网骨架10，金属网骨架10中填充工程塑料并在所述金属网骨架10表面形成工程塑料层20，金属网骨架10包括多层叠放的金属网。本发明中，叠放的多层金属网经过烧结形成金属网骨架，然后在金属网骨架表面铺撒填充工程塑料，经模压、烧结塑化形成叠层金属网塑料复合材料，然后经过裁剪、卷制等工序制造形成不同类型的轴承。由于金属网骨架采用多层叠放的金属网，并在金属网骨架中填充工程塑料，有效地增强了金属网塑料复合材料的整体刚性，从而使金属网塑料复合材料裁剪成型，然后卷制成开口轴承后，具有较好的尺寸稳定性，提高了轴承的精度，从而提高轴承的使用范围，相比现有技术的轴承仅适用摆动速度较低的使用工况，本发明的轴承能够适用于回转使用工况。

在本发明中，金属网采用金属丝编织，金属丝为锡青铜丝或黄铜丝或低碳钢丝。从而使金属网具有较好的刚度、耐磨性能等。金属丝的直径为0.2mm至0.4mm；金属网的网孔目数为20至60目，合适的网孔目数能够较好的提高金属网的刚度，而且方便填充工程塑料。

一般地，金属网骨架10包括2至5层叠放的金属网，相邻的两层金属网的经纬线方向交错30°至60°。从而使相邻两层金属网的上的网眼相互错开，从而能够更进一步地提高金属网叠放之后的刚度。多层金属网可全部采用锡青铜丝或黄铜丝编织的金属网，或者1至2层采用低碳钢丝网，3至5层采用锡青铜丝或黄铜丝编织的金属网。下层的金属网（卷制成轴承后位于外周侧）的网孔目数一般为40至60目，3至5层金属网的网孔目数一般为20至30目。更优选地，相邻的两层金属网的经纬线方向交错45°。从而使相邻的两侧的金属网上的网眼相互均匀的错开，从而使金属网的性能更均匀。

金属网骨架10填充工程塑料后形成的复合材料可直接卷制成型薄壁叠层金属网复合材料轴承；也可以与2mm至5mm低碳冷轧钢板或与不同几何形状、不同厚度的钢瓦基，采用常规的钎焊工艺技术进行焊接成一体，经卷制成型、机械精加工，制成不同类型的叠层金属网复合材料轴承或轴瓦。

本发明还提供了一种前述的金属塑料复合材料轴承的制造方法，主要包括以下步骤：步骤S1：将多层金属网叠放形成金属网骨架10；步骤S2：对金属网骨架10填充工程塑料，并烧结塑化形成表面具有工程塑料层20的金属网塑料复合材料板材；步骤S3：将金属网塑料复合材料板材加工形成金属塑料复合材料轴承。

具体地，如图1所示，本发明的金属塑料复合材料轴承的第一实施例中，采用金属网骨架10填充工程塑料后形成的复合材料直接卷制成金属塑料复合材料轴承。以金属网骨架10采用三层金属网叠放为例，制作第一实施例的轴承具体包括以下步骤：

步骤一：裁剪金属网。将网孔目数为20目锡青铜丝网按经纬线方向裁剪成条状；网孔目数为20目锡青铜丝网按与经纬线交错成45°方向裁剪成条状；网孔目数为40目低碳钢丝网按经纬线方向裁剪成条状。由于裁剪方向不同，从而使叠放后的金属网的经纬线方向相互交错。

步骤二：对裁剪成型的金属网处理，主要包括将条状金属网调平，去除金属网表面的油污，为烧结前做好准备工作。

步骤三：将金属网相互叠放，底层为网孔目数为40目的低碳钢丝网，与经纬线成45°的网孔目数为20目锡青铜丝网位于中间层，顶层为网孔目数为20目锡青铜丝网。即以低碳钢丝网为底层，卷纸成开口轴承后，底层位于外周侧，能够起到较好的支撑作用。将叠层金属网放置在厚度为20~40mm石墨板上，顶层金属网上再放置一块石墨板后，将整体放置于气体保护烧结炉或真空炉中，烧结温度设定为金属丝的扩散温度按常规烧结工艺技术进行烧结。金属网放在石墨板上，能够避免底部的金属网与炉膛直接接触，从而防止在放置和取出金属网的过程中，炉膛与金属网产生摩擦，方便工件进、出炉，并能够使整个金属网受热更加均匀。在顶层金属网上再放置一块石墨板，对金属网产生一定的压力，防止在烧结过程中，金属网产生翘曲。多层金属网还可以采用滚压电阻焊连线焊接形成金属网骨架10，采用滚压电阻焊连续焊接，可以实现连续在线生产。

步骤四：将烧结后的叠层金属网骨架10进行调平，待与工程塑料复合。

步骤五：复合与压制，将金属网骨架10放置成型模具内，在其表面铺撒填充工程塑料（如添加聚苯脂、高强纤维来提高性能的改性聚四氟乙烯），用压力设备模压成型，成型压力50MPa，聚四氟乙烯层厚度约为0.3~1mm。

步骤六：烧结塑化，将压制成型的复合板料放置在气体保护炉或真空炉中，在气体保护或真空条件按聚四氟乙烯的常规现有工艺技术进行烧结塑化，制成金属网塑料复合材料。

步骤七：将叠层金属网塑料复合材料板材按图样尺寸要求进行裁剪，经卷制成型、精加工、制成完成第一实施例的金属网复合材料轴承。

如图2至4所示，本发明的金属塑料复合材料轴承的第二至四实施例中，在第一实施例的轴承的基础上，将金属网塑料复合材料与不同几何形状的钢瓦基经钎焊结合在一起，经机械精加工制成不同规格的剖分径向轴瓦（如图2所示）、推力轴瓦（如图3所示）、分块导轴瓦（如图4所示）。以金属网骨架10采用三层金属网叠放为例，制作第二至四实施例的轴承具体包括以下步骤：

步骤一：按照第一实施例中的步骤一至六，制成金属网塑料复合材料。

步骤二：钎焊复合。将金属网塑料复合材料板材与不同几何形状钢瓦基按常规钎焊工艺技术进行焊接为一体，按图样尺寸要求精加工，完成制作推力轴瓦、剖分径向轴瓦、分块导轴瓦。

如图5所示，本发明的金属塑料复合材料轴承的第五实施例中，钢瓦基采用冷轧低碳钢板，将金属网塑料复合材料与冷轧低碳钢板经钎焊结合在一起，形成钢背金属网塑料复合材料，按图样尺寸要求进行裁剪、卷制成型、精加工制成不同规格的钢背复合材料轴承。以金属网骨架10采用三层金属网叠放为例，制作第五实施例的轴承具体包括以下步骤：

步骤一：按照第一实施例中的步骤一至六，制成金属网塑料复合材料。

步骤二：钎焊复合。将金属网塑料复合材料与厚度为2mm低碳冷轧钢板按常规钎焊工艺技术焊接为一体，形成钢背金属网塑料复合材料板材。

步骤三：将钢背金属网塑料复合材料板材按图样尺寸要求进行裁剪，经卷制成型、机械精加工、完成制作钢背金属塑料复合材料轴承。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

根据本发明的金属塑料复合材料轴承，由于金属网骨架采用多层叠放的金属网，并在金属网骨架中填充工程塑料，有效地增强了金属网塑料复合材料的整体刚性，从而使金属网塑料复合材料裁剪成型，然后卷制成开口轴承后，具有较好的尺寸稳定性，提高了轴承的精度，从而提高轴承的使用范围，相比现有技术的轴承仅适用摆动速度较低的使用工况，本发明的轴承能够适用于回转使用工况。本发明的金属塑料复合材料轴承的制造工艺简单、成本低，产品具有低摩擦、自润滑、耐磨损、高承载、减震、不损伤对磨轴颈等优点，产品适应于流体动压润滑或无油润滑条件工作。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种金属塑料复合材料轴承，包括金属网骨架（10），所述金属网骨架（10）中填充工程塑料并在所述金属网骨架（10）表面形成工程塑料层（20），其特征在于，所述金属网骨架（10）包括多层叠放的金属网。

2.根据权利要求1所述的金属塑料复合材料轴承，其特征在于，

所述金属网采用金属丝编织，所述金属丝为锡青铜丝或黄铜丝或低碳钢丝。

3.根据权利要求2所述的金属塑料复合材料轴承，其特征在于，

所述金属丝的直径为0.2mm至0.4mm；

所述金属网的网孔目数为20至60目。

4.根据权利要求1所述的金属塑料复合材料轴承，其特征在于，

所述金属网骨架（10）包括2至5层叠放的所述金属网，相邻的两层所述金属网的经纬线方向交错30°至60°。

5.根据权利要求4所述的金属塑料复合材料轴承，其特征在于，

相邻的两层所述金属网的经纬线方向交错45°。

6.根据权利要求4所述的金属塑料复合材料轴承，其特征在于，

所述金属网为3层，包括一层低碳钢丝网底层和叠放在所述低碳钢丝网底层上的两层锡青铜丝网层。

7.根据权利要求1所述的金属塑料复合材料轴承，其特征在于，

所述金属塑料复合材料轴承还包括位于所述金属网骨架（10）底侧的钢瓦基（30）。

8.根据权利要求7所述的金属塑料复合材料轴承，其特征在于，

所述钢瓦基（30）与所述金属网骨架（10）钎焊连接。

9.一种金属塑料复合材料轴承的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：将多层金属网叠放形成金属网骨架（10）；

步骤S2：对所述金属网骨架（10）填充工程塑料，并烧结塑化形成表面具有工程塑料层（20）的金属网塑料复合材料板材；

步骤S3：将金属网塑料复合材料板材加工形成金属塑料复合材料轴承。

10.根据权利要求9所述的金属塑料复合材料轴承，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：

步骤S11：将相邻两层的金属网按照不同的方向裁剪成条状；

步骤S12：将成条状的所述金属网处理并叠放；

步骤S13：将叠放完成的金属网放置在石墨板上，并在顶层金属网上再放置一块石墨板烧结形成金属网骨架（10）。

11.根据权利要求10所述的金属塑料复合材料轴承，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：

步骤S21：将金属网骨架10放置成型模具内，在其表面铺撒工程塑料，并模压成型；

步骤S22：将模压成型的复合板料放置在气体保护炉或真空炉中烧结塑化，制成金属网塑料复合材料板材。

12.根据权利要求11所述的金属塑料复合材料轴承，其特征在于，所述步骤S3包括：

将金属网塑料复合材料板材裁剪并与钢瓦基钎焊结合形成金属塑料复合材料轴承。

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