CN103307106B - 一种轴承的自润滑处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轴承的自润滑处理方法，涉及轴承自润滑技术。本发明对轴承表面采取激光微造型处理，微凹坑的直径为30—120μm、深度为18—80μm，微凹坑的间距为60—360μm，微凹坑的面积占有率为9.5%～29.7%，并选取AB胶复合固体润滑剂嵌入轴承工作表面，以提高轴承减摩耐磨综合性能,减小轴承摩擦，降低轴承磨损。
Description
技术领域
本发明涉及摩擦副自润滑技术，具体涉及一种轴承的自润滑处理方法，用于解决轴承的自润滑问题。
背景技术
目前冶金、工程机械等企业大多采用通过润滑油、脂润滑的传统机械轴承。由于长期处在高温、重载、受冲击、多粉尘等恶劣环境,润滑油、脂很容易失效，其在使用过程中需要大量的冷却水和润滑油脂，不仅造成极大能源浪费、污染环境，而且轴承的使用稳定性差，经常损坏，很难满足生产的正常要求。因此在航空航天、工程机械、机车车辆、水（风）力发电及核工业等领域，对新型自润滑轴承技术需求很大。固体自润滑突破了油膜润滑极限,已成为目前润滑技术的重要发展方向。因此，研究开发适应多种复杂特殊工况要求的轴承自润滑技术就显得尤为迫切和重要。
1999年公开的申请号为98122341.9的专利通过在金属底材上钻孔或开槽，并嵌入固体润滑膏剂，以实现材料的自润滑性能。由于设置的是宏观大尺度的孔和槽，因而在机械加工和整体承载、润滑性能方面存在不足。2006年公开的申请号为200510042915.X的专利提出了一种高温自润滑涂层的制备方法。由于采用表面高温烧结，对底材机械强度影响较大，而且对涂层的后处理也较困难。2007年公开的申请号为200610040660.8的专利提出了高温合金基自润滑复合材料及其表面图案化处理方法。自润滑合金材料采用高温烧结，成本高且后续加工困难。该专利中采用激光微加工的目的仅仅是为了增设一些储油（脂）槽，以改善润滑效果，并未在其中嵌入固体润滑材料。2008年公开的申请号为200710071281.X的专利公开了一种自润滑轴承材料及其制备方法。采用了整层涂覆烧结方法，其润滑涂层的厚度达到0.5～2.5mm，因而影响到轴承的配合精度和支承刚度。2009年公开的申请号为200810235590.0的专利公开了一种三层自润滑滑动轴承结构，由于增加了一层多孔铜粉烧结层，大大提高了工艺难度和成本，也限制了加工精度的提高。2009年公开的申请号为200910029233.3的专利提出了一种带有表面微孔硬质模板的含银镍基润滑材料及其制备方法。该专利采用激光微加工小孔以形成银的扩散通道，但通道中没有预埋润滑剂，会影响润滑效果。2009年公开的申请号为200910033454.8的专利提出了一种激光表面仿生结构及冲击强化方法，但没有涉及到表面自润滑处理问题。
2011年公开的申请号为201110148420.0的专利提出了一种轴承的激光微造型自润滑处理方法，2012年公开的申请号为201210109126.3的专利提出了一种齿轮及凸轮表面微嵌入自润滑织构制备方法，2012年公开的申请号为201310022645.0的专利提出了一种刀具表面抗粘减摩微镶嵌复合织构的制备方法，上述三种方法在对工件表面进行激光微造型处理后对其表面嵌入固体润滑材料，嵌入方法分别采用了滚压填料后烧结、模压填料后烧结、机械法向压填完成。上述公开的专利文献没有涉及到轴承微造型表面嵌入AB胶固体润滑材料的常温粘结成型方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轴承的自润滑处理方法，目的在于减小轴承摩擦、降低轴承磨损，提高轴承耐用度。
本发明目的的技术方案如下：
A）对轴承表面激光微造型处理，采用二极管泵浦Nd：YAG激光加工系统，激光波长为532nm，电流强度为16—20A，频率为1600－4000Hz，脉冲次数为6—35次，采用氮气作为辅助气体，气体压力为0.15—0.18Mpa，在轴承表面的滚动或滑动接触部位形成微凹坑；微凹坑的直径为30—120μm、深度为18—80μm，微凹坑的间距为60—360μm，微凹坑的面积占有率为9.5%～29.7%；
B）将轴承表面采用超声清洗、丙酮擦净；
C）制备复合固体润滑剂，将二硫化钼分别混匀于A液和B液，再将A液和B液混合均匀，二硫化钼/（二硫化钼+A液+B液）的质量比例为33%—50%；
D）将步骤C）得到的复合固体润滑剂涂敷于轴承微造型表面；
E）将轴承放置在压力充填装置中，并完成复合固体润滑剂的均匀充填和粘结成型；
F）对轴承表面进行后处理。
二硫化钼/（二硫化钼+A液+B液）的质量比例为50%时的效果最好。微凹坑的面积占有率为19.6%时的效果最好。
步骤F）为用1200目砂纸研磨织构表面的复合固体润滑剂，待织构面露出后改用金相砂纸进行研磨，去除残留在织构表面的多余的复合固体润滑剂。
AB胶是两液混合硬化胶的别称，A液是本胶，B液是硬化剂，两液相混才能硬化，是不须要加热就能达到高强度黏结效果的胶水，常温下3-8分钟即可固化定位，30-60分钟可达到70%的最高强度，温度越高，其固化时间越短。AB胶必须按照1：1的质量比进行混合，如果B液偏多，则会加速固化使胶水偏硬；如果B液偏少，则固化速度减慢使胶水偏软。此外AB胶还具有高粘结强度、高硬度、高抗化学性等特点。
本发明的有益效果为，针对轴承的特性采取特定的激光微造型处理，得到设计的微凹坑尺寸和面积占有率，并选取AB胶复合固体润滑剂嵌入轴承表面，得到轴承表面摩擦系数较低。
说明书附图
图1为不同AB胶/MoS2质量比例的摩擦系数变化曲线图。
图2为不同转速下的摩擦系数变化曲线图。
图3为不同载荷下的摩擦系数变化曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步说明。
图1所示为200N-100r工况下冷压不同质量比例二硫化钼和AB胶摩擦系数变化曲线图(通过MMW-1A摩擦磨损试验机测量)，纵向比较此图的摩擦系数，可以看出所有的摩擦系数曲线各自均是先快速上升后慢慢趋于稳定，横向比较此图的摩擦系数，可以看出摩擦系数随着M/AB+M比值的增大而减小，其中M/AB+M比值50%时较小。因为试验初始阶段，织构面比较光滑，摩擦系数较小，但随着试验的进行，织构面慢慢磨损，由此摩擦系数慢慢变大，最终复合固体润滑剂的润滑效果与织构面的磨损达到一个平衡稳定状态，摩擦系数也趋于稳定。复合固体润滑剂中二硫化钼起润滑作用，AB胶起粘结作用，由于AB胶较强的黏性且二硫化钼融于AB胶的最大比值为1，因此复合固体润滑剂只需保证AB胶能混入最大的二硫化钼量，也即织构面摩擦系数随着M/AB+M比值的增大而减小。由此分析，当M/AB+M比值为50%时，AB胶/MoS2复合固体润滑剂的润滑性能较佳。
图2所示为载荷100N时冷压不同二硫化钼和AB胶质量比例的织构面摩擦系数随转速的变化曲线，横向比较图中摩擦系数与转速关系，每个比例的摩擦系数随着转速的增大均逐渐减小；纵向比较图中同一转速下的摩擦系数，摩擦系数随着比值M/AB+M的增大逐渐减小，当M/AB+M比值为50%时其试样的摩擦系数较小。转速的增大使得微凹坑内固体润滑剂更快速地被挤出来而吸附于摩擦副表面，润滑得到很大的改善，因此摩擦系数有所减小，其中冷压AB胶工艺以二硫化钼质量分数为50%时在各个转速下均表现出较好的润滑性能。
图3所示为转速100r时冷压不同质量比例二硫化钼和AB胶的织构面摩擦系数随载荷的变化曲线，横向比较图中摩擦系数与载荷关系，各个配方的摩擦系数随着载荷的增大大体上呈现逐渐减小的趋势；纵向比较图中摩擦系数的大小，摩擦系数随着M/AB+M比值的增大呈现先减小后增大的趋势，当M/AB+M比值为50%时其复合固体润滑剂的润滑性能较佳。载荷的增大使得单次固体润滑剂挤出的量有所增大，有利于固体润滑膜的形成，摩擦系数因而降低了，另外二硫化钼质量分数为50%的配方比例在试验的各个载荷下均表现出较好的润滑效果。
Claims (4)
1.一种轴承的自润滑处理方法，其特征在于，具体步骤为：
A）对轴承表面激光微造型处理，采用二极管泵浦Nd：YAG激光加工系统，激光波长为532nm，电流强度为16—20A，频率为1600－4000Hz，脉冲次数为6—35次，采用氮气作为辅助气体，气体压力为0.15—0.18Mpa，在轴承表面的滚动或滑动接触部位形成微凹坑；微凹坑的直径为30—120μm、深度为18—80μm，微凹坑的间距为60—360μm，微凹坑的面积占有率为9.5%～29.7%；
B）将轴承表面采用超声清洗、丙酮擦净；
C）制备复合固体润滑剂，将二硫化钼分别混匀于AB胶的A液和AB胶的B液，再将A液和B液混合均匀，二硫化钼/（二硫化钼+A液+B液）的质量比例为33%—50%；所述AB胶的A液是本胶，AB胶的B液是硬化剂；
D）将步骤C）得到的复合固体润滑剂涂敷于轴承微造型表面；
E）将轴承放置在压力充填装置中，并完成复合固体润滑剂的均匀充填和粘结成型；
F）对轴承表面进行后处理。
2.根据权利要求1所述的一种轴承的自润滑处理方法，其特征在于，所述微凹坑的面积占有率为9.5%～19.6%。
3.根据权利要求1或2所述的一种轴承的自润滑处理方法，其特征在于，所述步骤F）为用1200目砂纸研磨织构表面的复合固体润滑剂，待织构面露出后改用金相砂纸进行研磨，去除残留在织构面的多余的复合固体润滑剂。
4.根据权利要求1或2所述的一种轴承的自润滑处理方法，其特征在于，所述方法适用于齿轮、凸轮、模具、导轨/套摩擦副表面自润滑处理。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Inventor after: Dai Yukai Inventor after: Wang Hao Inventor after: Zhou Wan Inventor after: Ge Hanqing Inventor after: Kang Zhengyang Inventor after: Zhou Chengwu Inventor after: Li Minghai Inventor after: Cheng Minggang Inventor after: Xu Ruixiang Inventor after: Zhang Peiyun Inventor after: Hua Xijun Inventor after: Fu Yonghong Inventor after: Wu Jinquan Inventor before: Zhang Peiyun Inventor before: Hua Xijun Inventor before: Fu Yonghong Inventor before: Wu Jinquan Inventor before: Wang Hao Inventor before: Zhou Wan Inventor before: Ge Hanqing Inventor before: Kang Zhengyang |
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Effective date of registration: 20160525 Address after: 233300 Anhui city of Bengbu province Wuhe County Industrial Park South Hing Tong Road South Patentee after: BENGBU FEIYU BEARING Co.,Ltd. Address before: Zhenjiang City, Jiangsu Province, 212013 Jingkou District Road No. 301 Patentee before: Jiangsu University |
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20130918 Assignee: Bengbu Gaode Machinery Technology Co.,Ltd. Assignor: BENGBU FEIYU BEARING Co.,Ltd. Contract record no.: X2022980000842 Denomination of invention: Self lubricating treatment method of bearing Granted publication date: 20160302 License type: Common License Record date: 20220121 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160302 |