CN103016532A

CN103016532A - 一种用于关节轴承的自润滑材料及其应用方法

Info

Publication number: CN103016532A
Application number: CN2012105102411A
Authority: CN
Inventors: 洪振全; 方延全
Original assignee: WAFANGDIAN KEXIN PRECISION JOINT BEARINGS CO Ltd
Current assignee: WAFANGDIAN KEXIN PRECISION JOINT BEARINGS CO Ltd
Priority date: 2012-12-03
Filing date: 2012-12-03
Publication date: 2013-04-03

Abstract

本发明涉及一种用于自润滑关节轴承的自润滑材料及其应用方法，该自润滑材料组成如下：粒径不大于220μm的聚四氟乙烯粉体20～50%，粒径不大于165μm的石墨粉10～30%，粒径不大于165μm的铜粉2～5%，粒径不大于165μm的铅粉2～5%，粒径不大于165μm的MoS₂5～10%。在此基础上添加可直接粘接金属和陶瓷的工业胶水并搅拌均匀即调配出自润滑材料；使用时，在清洁关节轴承工作面上均匀涂抹自润滑材料，并经过固化以及后续的球形磨削，即可生产出自润滑关节轴承。通过该方法制备的自润滑关节轴承具有高剥离强度、高抗压强度、耐磨损、低成本、易加工，大大提高关节轴承的匹配精度。

Description

一种用于关节轴承的自润滑材料及其应用方法

技术领域

本发明属于润滑材料技术领域，涉及一种用于自润滑关节轴承的自润滑材料及其应用。

背景技术

自润滑关节轴承一般由优质碳素结构钢或优质合金钢制成的内球面外圈和由优质轴承钢制成的外球面内圈，并在外圈的滚道表面用特殊的工艺方法粘接自润滑材料而制成（见图1）。轴承工作时由于摩擦，自润滑材料被磨掉的PTFE等微颗粒在自润滑轴承的内外圈滚道表面形成固态的润滑膜，保证了轴承低阻力的旋转。目前，无论国内还是国际范围内，自润滑关节轴承所常用的自润滑材料主要成分基本为聚四氟乙烯（PTFE），其中添加的其他材料各不相同，因此种类就变得复杂繁多，当运用到自润滑关节轴承时，基本采用：将添加处理的PTFE经冷压、烧结的方法制成板状，用工业胶水粘贴在轴承外圈滚道表面上，但由于PTFE材料是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力，使得在自润滑关节轴承的制作过程中PTFE板材与轴承外圈滚道的粘接变得非常困难。目前基本采用将PTFE板材经一种表面改性剂叫KH-550的化学试剂处理后，使其PTFE板材表面改性，用工业胶水将PTFE板材粘接在轴承外圈的滚道表面上，由于粘接过程工艺复杂且为手工操作，避免不了产生气泡及粘接表面不均匀性，有的在后续的工序中就部分脱落，有的在产品使用过程中脱落，使轴承过早报废，影响轴承的使用寿命降低轴承的可靠性。对于外形尺寸比较小的关节轴承，可以采用一块PTFE板材对接粘接，滚道的PTFE表面只有一个接缝；对于外形尺寸比较大、宽的关节轴承，必须采用多块PTFE板对接拼接的方法，滚道的PTFE表面有多处接缝，这些接缝在后续的加工过程中容易进水，造成边缘开裂脱胶，更容易影响PTFE的强度，形成边缘磨损，最终导致整体损坏。

发明内容

本发明提供了一种用于自润滑关节轴承的自润滑材料及其应用，针对上述目前自润滑关节轴承所使用的材料和制作工艺，本发明通过选用目前可直接粘接金属和陶瓷的工业胶水，在其中添加润滑材料，调配出了本发明的自润滑材料。

本发明的技术方案如下：

一种用于自润滑关节轴承的自润滑材料，其组成成份及比例关系为：

粒径不大于220μm的聚四氟乙烯粉体 20～50%；

粒径不大于165μm的石墨粉 10～30%；

粒径不大于165μm的铜粉 2～5%；

粒径不大于165μm的铅粉 2～5%；

粒径不大于165μm的MoS₂5～10%；

此基础上添加可直接粘接金属和陶瓷的工业胶水并搅拌均匀即调配出自润滑材料。

本发明的自润滑材料与自润滑关节轴承滚道的工作表面基体金属表面牢固结合，能产生较好的自润滑效果。

上述的自润滑材料在关节轴承上的应用，采用以下步骤，：

（1）将关节轴承的金属表面清洗，去油污。

（2）将上述组成成份和比例配制，然后使用搅拌机搅拌均匀；

（3）将自润滑材料均匀涂在关节轴承的滚道金属表面上,厚度在0.6mm～3.0mm。

（4）对涂有自润滑材料的关节轴承固化，得到了与自润滑关节轴承金属表面牢固结合的自润滑材料初始层。涂有自润滑材料的关节轴承套圈，在370～390℃下固化8～21小时。

（5）对得到的关节轴承涂后的初始层在球面磨床上进行球形磨削，使其达到关节轴承的使用要求的尺寸、形状和位置等精度的自润滑材料层。

本发明的有益效果：是使用本发明的自润滑材料及其应用方法，自润滑材料与关节轴承工作表面基体形成了完美、均匀、牢固的结合，该材料的润滑系数高于现有的自润滑材料，其强度和寿命是传统材料的3倍，方法工艺完善，可操作性强。其润滑材料与金属表面的剥离强度达到18～21.0MPa，抗压强度达到了91～100.0MPa，克服了传统的PTFE板材粘接的致命缺陷即PTFE自润滑材料无法牢固粘接金属表面的特性而脱落，使产品更加可靠，使用寿命可以提高2倍以上，大大节约了用户的采购成本，节约了能源的消耗。该新工艺取消了传统工艺的压型，裁剪PTFE型板的过程，减轻了工人的的劳动强度，节约了压型的工装费用，以及人工成本。更可观的是，采用创新后的新材料、新工艺，固化在关节轴承工作表面的自润滑材料层厚度仅为传统PTFE板材的三分之一甚至是四分之一，其润滑效果和寿命经试验验证却提高2倍。

附新配方与传统自润滑材料性能试验对比表

附图说明

图1是采用本发明的自润滑材料层的自润滑关节轴承结构示意图。

图2是采用本发明的自润滑材料层的自润滑关节轴承效果图。

图3（a）是采用传统的自润滑材料PTFE有粘接缝的自润滑层。

图3（b）是采用本发明的自润滑材料层无粘接缝的自润滑层。

图中：1自润滑材料；2自润滑材料层；3自润滑关节轴承外圈金属表面；4自润滑关节轴承外圈；5 自润滑关节轴承内圈。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。

实施例一

1、选用可直接粘接金属和陶瓷的工业胶水，在其中添加润滑材料，聚四氟乙烯（＜220μm） 40%、石墨（＜165μm）25%、铜粉（＜165μm）4%、铅粉（＜165μm）5%、MoS2（＜165μm） 9%，经均匀的搅拌调配出了新配方的自润滑材料（1）。

2.将自润滑关节轴承工作表面（3）完全擦净，去油污，然后用丙酮擦拭。

3 将本发明的自润滑材料（1）均匀涂在准备就绪的关节轴承的滚道金属表面（3）上，厚度为1.6mm。

4.将涂有自润滑材料（1）的关节轴承套圈（4），在370℃下固化16小时。这样就得到了与自润滑关节轴承金属表面（3）牢固结合的自润滑材料初始层。

5．再对关节轴承的自润滑初始层在球面磨床上进行球形磨削，使其达到关节轴承的使用要求的尺寸、形状和位置等精度的自润滑材料层（2）。

6、实验数据如下表：

实施例二

1、选用可直接粘接金属和陶瓷的工业胶水，在其中添加润滑材料，聚四氟乙烯（＜220μm） 40%、石墨（＜165μm）25%、铜粉（＜165μm）4%、铅粉（＜165μm）5%、MoS2（＜165μm） 9%，经均匀的搅拌，调配出了新配方的自润滑材料（1）。

2. 将自润滑关节轴承工作表面（3）完全擦净，去油污，然后用丙酮擦拭。

3 将本发明的自润滑材料（1）均匀涂在准备就绪的关节轴承的滚道金属表面（3）上,厚度在0.60mm。

4.将涂有自润滑材料（1）的关节轴承套圈（4），置于温度380℃固化18小时。这样就得到了与自润滑关节轴承金属表面（3）牢固结合的自润滑材料初始层。

5．再对关节轴承涂后的初始层在球面磨床上进行球形磨削，使其达到关节轴承的使用要求的尺寸、形状和位置等精度的自润滑材料层（2）。

6、实验数据如下表：

实施例三

3 将本发明的自润滑材料（1）均匀涂在准备就绪的关节轴承的滚道金属表面（3）上,一般在3.0mm。

4.将涂有自润滑材料（1）的关节轴承套圈（4），置于温度390℃固化21小时。这样就得到了与自润滑关节轴承金属表面（3）牢固结合的自润滑材料初始层。

6、实验数据如下表：

Claims

1.一种用于自润滑关节轴承的自润滑材料，其特征在于，其组成成份及比例关系为：

粒径不大于220μm的聚四氟乙烯粉体 20～50%；

粒径不大于165μm的石墨粉 10～30%；

粒径不大于165μm的铜粉 2～5%；

粒径不大于165μm的铅粉 2～5%；

粒径不大于165μm的MoS₂5～10%。

2.权利要求1所述的自润滑材料在关节轴承上的应用方法，其特征包括以下步骤，

（1）将关节轴承的金属表面清洗，去油污；

（2）将上述配方材料按比例配制，然后使用搅拌机搅拌均匀；

（3）将自润滑材料均匀涂在关节轴承的滚道金属表面上,厚度在0.6mm～3.0mm；

（4）对涂有自润滑材料的关节轴承固化，得到了与自润滑关节轴承金属表面牢固结合的自润滑材料初始层；

（5）对得到的关节轴承涂后的初始层在球面磨床上进行球形磨削，使其达到关节轴承的使用要求的尺寸、形状和位置等精度的自润滑材料层（2）。