CN105090246A - 一种用于制造含油轴承的浸渗模具及含油轴承的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含油轴承的制造方法，包括以下步骤：(1)将粉末冶金基体在润滑油中浸泡进行预处理，然后将粉末冶金基体放入浸渗模具内；(2)在反应釜中倒入润滑油，然后关闭反应釜的入口和出口；(3)将反应釜中的润滑油加热并保温；(4)使用与反应釜入口连接的压力源对反应釜进行加压，达到所需压力后保压；(5)使反应釜内的润滑油通过连接管路进入浸渗模具的进油通道和浸渗内腔中，以对密封在浸渗模具内的粉末冶金基体进行浸渗。本发明采用的是压力渗油，这使得制成的含油轴承的含油率更高，极大提高了该含油轴承的承载能力；同时由于油量补给充足，含油轴承的使用寿命也得到大幅提升。

Description

一种用于制造含油轴承的浸渗模具及含油轴承的制造方法

技术领域

本发明属于含油轴承加工领域，更具体地，涉及一种浸渗模具及含油轴承的制造方法。

背景技术

含油轴承作为一种自润滑材料，具有成本低、能吸振、噪声小、在较长工作时间内不用加润滑油等特点，特别适用于不易润滑或不允许油脏污的工作环境。孔隙度是含油轴承的一个重要参数。在高速、轻载下工作的含油轴承要求含油量多，孔隙度宜高；在低速、载荷较大下工作的含油轴承要求强度高，孔隙度宜低。

在含油轴承的应用过程中，润滑油作为减小摩擦的关键物质，起到了关键的作用。因此，制造该种轴承时如何将润滑剂渗入到粉末冶金基体中，便是含油轴承制造过程中极为重要的一个环节。

现有技术中一般采用润滑油直接浸渍粉末冶金块的方法来将润滑油渗透进入轴承内部。该种方法虽然能在一定程度上满足轴承的润滑性能，但是它对油液的粘度和轴承的孔隙率要求很高，同时该方法浸渍后的轴承含油率(质量分数)不高，在润滑过程中不能对润滑油进行充分补给。此外，由于含油率的不足，还会带来轴承承载能力不高、轴承使用寿命不足等劣势。

上述浸渍方法由于存在一些缺点，往往应用领域不广，而且该方法没有考虑到润滑油粘度和孔隙率的多样性，因此不能达到提高轴承承载能力和使用性能的目的。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种含油轴承的制造方法，其目的在于通过压力渗流，将润滑油均匀渗入粉末冶金基体中形成含油轴承，使含油轴承达到所需含油率，从而提高含油轴承的润滑性能，并进一步延长了含油轴承的使用寿命。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种用于制造含油轴承的浸渗模具，其特征在于：包括模具主体和模具盖体，所述模具主体具有具有浸渗内腔及分别与浸渗内腔相连通的进油通道和出油通道，其中，

所述浸渗内腔用于容纳粉末冶金基体，以在通入润滑油后对粉末冶金基体进行浸渗；

所述模具盖体通过紧固装置固定连接在模具主体上，其盖合在模具主体上，以封堵住所述浸渗内腔及压住粉末冶金基体，从而固定粉末冶金基体；

所述模具主体上还设置入油检测通道，所述入油检测通道与所述进油通道连通，所述入油检测通道和出油通道处分别连接有第一压力传感器和第二压力传感器；

所述第一压力传感器和第二压力传感器能分别封闭入油检测通道和出油通道，从而使进油通道连接外部反应釜后，将放置在浸渗内腔中的粉末冶金基体密封在浸渗模具内。

优选地，所述进油通道靠近浸渗内腔的一端设置为锥形，以作为浸渗内腔的入口，并且沿着靠近浸渗内腔的方向，所述进油通道的锥形端的横截面逐渐增大；所述浸渗内腔为圆柱形，所述锥形端的中心线与所述浸渗内腔的中心线同心。

优选地，所述入油检测通道与所述进油通道的锥形端直接连通。

优选地，所述出油通道位于进油通道的上方，所述浸渗内腔位于二者之间，所述进油通道整体呈L形。

优选地，所述出油通道位于进油通道的上方，所述浸渗内腔位于二者之间，所述进油通道整体呈L形，所述进油通道的上端设置为锥形，以作为浸渗内腔的入口。

按照本发明的另一个方面，还提供了一种含油轴承的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将粉末冶金基体在润滑油中浸泡20～28小时进行预处理，然后将粉末冶金基体放入浸渗模具内；所述浸渗模具具有浸渗内腔及分别与浸渗内腔相连通的进油通道和出油通道，其能将粉末冶金基体密封在浸渗内腔内进行浸渗；

(2)在反应釜中倒入润滑油，然后关闭反应釜的入口和出口；

(3)将反应釜中的润滑油加热到170℃～200℃，并保温30～60分钟；

(4)打开反应釜入口，使用与反应釜入口连接的压力源对反应釜进行加压，达到4.5～5MPa后保压15～30分钟，然后关闭反应釜的入口；

(5)封闭浸渗模具的出油通道，然后打开反应釜出口，使反应釜内的润滑油通过连接管路进入浸渗模具的进油通道和浸渗内腔中，以对密封在浸渗模具内的粉末冶金基体进行浸渗；浸渗持续11～13小时，最终获得所需含油率的含油轴承。

优选地，步骤(1)中，所述粉末冶金基体的孔隙率为15％～30％。

优选地，步骤(3)中，加热过程中通过反应釜上的搅拌装置对其内的润滑油进行搅拌，以使润滑油温度均匀。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本发明在渗流之前对粉末冶金基体进行了预处理，增加了它的润湿性，使得粉末冶金基体能够更快地适应渗流过程；

2)本发明设计了一套浸渗模具来辅助对粉末冶金基体进行浸渗，其设计是根据粉末冶金基体的具体结构来进行的，因此浸渗模具与粉末冶金基体具有很好的贴合性；同时进油通道的锥形端的形状设计具有针对性，使得渗流过程中流场的稳定性更好；

3)本发明对润滑油加热的同时进行搅拌，且有一段保温时间，可以使润滑油温度更加均匀；加压操作后将润滑油在密闭反应釜中进行保压，可以使压力下的润滑油更加均匀，压力稳定性更高，渗流过程会更为平衡；

4)本发明采用的是压力渗油的方式，这使得制成的含油轴承的含油率更高；与传统的直拉浸渍渗油相比，极大提高了含油轴承的承载能力；同时由于油量补给充足，含油轴承的使用寿命也得到大幅提升；

5)本发明通过加压加热的方法，可以极大地缩短润滑油渗入含油轴承的时间；另一方面，比较长的保压时间也使渗流效果更好。

附图说明

图1是本发明中浸渗方法的流程图；

图2是本发明中浸渗模具的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，一种含油轴承的制造方法，包括以下步骤：

(1)将粉末冶金基体在润滑油中浸泡20～28小时进行预处理，然后将粉末冶金基体放入浸渗模具内；所述浸渗模具具有浸渗内腔13及分别与浸渗内腔13相连通的进油通道11和出油通道12，其能将粉末冶金基体密封在浸渗内腔13内进行浸渗；优选地，所述粉末冶金基体的孔隙率为15％～30％，以保证粉末冶金基体的力学性能。

(2)在反应釜中倒入润滑油，然后关闭反应釜的入口和出口；

(3)将反应釜中的润滑油加热到170℃～200℃，并保温30～60分钟，以保证润滑油的粘度在一个合适的范围；优选地，加热过程中通过反应釜上的搅拌装置对其内的润滑油进行搅拌，以使润滑油温度均匀。另外，通过温度传感器进行检测，以观察是否均匀。

(4)打开反应釜入口，使用与反应釜入口连接的压力源对反应釜进行加压，达到4.5～5MPa后保压15～30分钟，然后关闭反应釜的入口；本发明的压力源优选为氮气罐。

(5)封闭浸渗模具的出油通道12，然后打开反应釜出口，使反应釜内的润滑油通过连接管路进入浸渗模具的进油通道11和浸渗内腔13中，以对密封在浸渗模具内的粉末冶金基体进行浸渗；浸渗持续11～13小时，最终获得所需含油率的含油轴承。

优选地，本发明的含油轴承基体材料是由强度更好的高铝青铜粉末烧结而成，在混料时添加有固体添加剂，如Fe、Zn、Ni、Ti、Co、Si、P、石墨、碳纤维、MoS₂中的一种或多种，每种添加剂的量分别为含油轴承重量百分比的0.8-2.6％；通过加入这些微量元素，能够较大程度地提高铜基粉末冶金材料的耐磨性和耐热性，且材料硬度也得到显著提高。

另外，本发明还提供了一种用于制造含油轴承的浸渗模具，包括模具主体1和模具盖体2，所述模具主体1具有具有浸渗内腔13及分别与浸渗内腔13相连通的进油通道11和出油通道12，其中，

所述浸渗内腔13用于容纳粉末冶金基体，以在通入润滑油后对粉末冶金基体进行浸渗；根据粉末冶金基体的圆筒形结构，设计浸渗内腔13的形状，以便粉末冶金基体在渗流过程中能够贴合模具主体1的内壁；

所述模具盖体2通过紧固装置固定连接在模具主体1上，其盖合在模具主体1上，以封堵住所述浸渗内腔13及压住粉末冶金基体，从而固定粉末冶金基体；

所述模具主体1上还设置入油检测通道14，所述入油检测通道14与所述进油通道11连通，所述入油检测通道14和出油通道12处分别连接有第一压力传感器和第二压力传感器；

所述第一压力传感器和第二压力传感器能分别封闭入油检测通道14和出油通道12，从而使进油通道11连接外部反应釜后，将放置在浸渗内腔13中的粉末冶金基体密封在浸渗模具内。入油检测通道14、进油通道11和出油通通道被堵住以后，放置在浸渗内腔13中的粉末冶金基体就被密封在浸渗模具内了，这样润滑油就能对粉末冶金基体慢慢浸渗，润滑油也不容易从浸渗模具内流出。

优选地，所述进油通道11靠近浸渗内腔13的一端设置为锥形，以作为浸渗内腔13的入口，并且沿着靠近浸渗内腔13的方向，所述进油通道11的锥形端111的横截面逐渐增大；所述浸渗内腔13为圆柱形，所述锥形端111的中心线与所述浸渗内腔13的中心线同心。通过进行仿真模拟及实验，从流场稳定性方面考虑，浸渗内腔13的入口的形状确定为锥状，这样可以使得在浸渗时能够将粉末冶金基体的全部部位都能浸渗到，不会有部位被浸渗不到；而如果入口采用圆柱形，则粉末冶金基体靠近入口的一端的外边缘处难以被浸渗到，这样无疑会影响最终成形的含油轴承的使用性能。

优选地，所述入油检测通道14与所述进油通道11的锥形端111直接连通，以使第一传感器能够方便地检测此处的压力，即进入浸渗内腔13的润滑油的压力，以便调节压力源和反应釜内的压力。

优选地，所述出油通道12位于进油通道11的上方，所述浸渗内腔13位于二者之间，所述进油通道11整体呈L形，所述进油通道11的上端设置为锥形，以作为浸渗内腔13的入口。从下往上供油，能使润滑油更加平稳地进入模具主体1的浸渗内腔13中，使粉末冶金基体更好地被浸渗。

实施例1

(1)将粉末冶金基体在润滑油中浸泡24小时进行预处理，然后将粉末冶金基体放入浸渗模具内；所述浸渗模具具有浸渗内腔13及分别与浸渗内腔13相连通的进油通道11和出油通道12，所述粉末冶金基体放置在所述浸渗模具的浸渗内腔13中并进行固定，所述浸渗模具的浸渗内腔13能在通入润滑油后对粉末冶金基体进行浸渗；所述粉末冶金基体的孔隙率为15％，以保证粉末冶金基体的力学性能。

(2)在反应釜中倒入润滑油，然后关闭反应釜的入口和出口；

(3)将反应釜中的润滑油加热到170℃，并保温40分钟；加热过程中通过反应釜上的搅拌装置对其内的润滑油进行搅拌，以使润滑油温度均匀；

(4)打开反应釜入口，使用与反应釜入口连接的压力源对反应釜进行加压，达到5MPa后保压15分钟，然后关闭反应釜的入口；

(5)封闭浸渗模具的出油通道12，然后打开反应釜出口，使反应釜内的润滑油通过连接管路进入浸渗模具的进油通道11和浸渗内腔13中，以对密封在浸渗模具内的粉末冶金基体进行浸渗；浸渗持续11小时，最终获得所需含油率的含油轴承。

实施例2

(1)将粉末冶金基体在润滑油中浸泡20小时进行预处理，然后将粉末冶金基体放入浸渗模具内；所述浸渗模具具有浸渗内腔13及分别与浸渗内腔13相连通的进油通道11和出油通道12，所述粉末冶金基体放置在所述浸渗模具的浸渗内腔13中并进行固定，所述浸渗模具的浸渗内腔13能在通入润滑油后对粉末冶金基体进行浸渗；优选地，所述粉末冶金基体的孔隙率为20％，以保证粉末冶金基体的力学性能。

(2)在反应釜中倒入润滑油，然后关闭反应釜的入口和出口；

(3)将反应釜中的润滑油加热到200℃，并保温30分钟；优选地，步骤(3)中，加热过程中通过反应釜上的搅拌装置对其内的润滑油进行搅拌，以使润滑油温度均匀。另外，通过温度传感器进行检测，以观察是否均匀。

(4)打开反应釜入口，使用与反应釜入口连接的压力源对反应釜进行加压，达到4.5MPa后保压25分钟，然后关闭反应釜的入口；本发明的压力源优选为氮气罐。

(5)封闭浸渗模具的出油通道12，然后打开反应釜出口，使反应釜内的润滑油通过连接管路进入浸渗模具的进油通道11和浸渗内腔13中，以对密封在浸渗模具内的粉末冶金基体进行浸渗；浸渗持续13小时，最终获得所需含油率的含油轴承。

实施例3

(1)将粉末冶金基体在润滑油中浸泡28小时进行预处理，然后将粉末冶金基体放入浸渗模具内；所述浸渗模具具有浸渗内腔13及分别与浸渗内腔13相连通的进油通道11和出油通道12，所述粉末冶金基体放置在所述浸渗模具的浸渗内腔13中并进行固定，所述浸渗模具的浸渗内腔13能在通入润滑油后对粉末冶金基体进行浸渗；优选地，所述粉末冶金基体的孔隙率为30％，以保证粉末冶金基体的力学性能。

(2)在反应釜中倒入润滑油，然后关闭反应釜的入口和出口；

(3)将反应釜中的润滑油加热到180℃，并保温60分钟；优选地，步骤(3)中，加热过程中通过反应釜上的搅拌装置对其内的润滑油进行搅拌，以使润滑油温度均匀。另外，通过温度传感器进行检测，以观察是否均匀。

(4)打开反应釜入口，使用与反应釜入口连接的压力源对反应釜进行加压，达到4.8MPa后保压30分钟，然后关闭反应釜的入口；本发明的压力源优选为氮气罐。

(5)封闭浸渗模具的出油通道12，然后打开反应釜出口，使反应釜内的润滑油通过连接管路进入浸渗模具的进油通道11和浸渗内腔13中，以对密封在浸渗模具内的粉末冶金基体进行浸渗；浸渗持续12小时，最终获得所需含油率的含油轴承。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于制造含油轴承的浸渗模具，其特征在于：包括模具主体和模具盖体，所述模具主体具有具有浸渗内腔及分别与浸渗内腔相连通的进油通道和出油通道，其中，

所述浸渗内腔用于容纳粉末冶金基体，以在通入润滑油后对粉末冶金基体进行浸渗；

所述模具盖体通过紧固装置固定连接在模具主体上，其盖合在模具主体上，以封堵住所述浸渗内腔及压住粉末冶金基体，从而固定粉末冶金基体；

所述模具主体上还设置入油检测通道，所述入油检测通道与所述进油通道连通，所述入油检测通道和出油通道处分别连接有第一压力传感器和第二压力传感器；

所述第一压力传感器和第二压力传感器能分别封闭入油检测通道和出油通道，从而使进油通道连接外部反应釜后，将放置在浸渗内腔中的粉末冶金基体密封在浸渗模具内。

2.根据权利要求1所述的一种用于制造含油轴承的浸渗模具，其特征在于：所述进油通道靠近浸渗内腔的一端设置为锥形，以作为浸渗内腔的入口，并且沿着靠近浸渗内腔的方向，所述进油通道的锥形端的横截面逐渐增大；所述浸渗内腔为圆柱形，所述锥形端的中心线与所述浸渗内腔的中心线同心。

3.根据权利要求2所述的一种用于制造含油轴承的浸渗模具，其特征在于：所述入油检测通道与所述进油通道的锥形端直接连通。

4.根据权利要求1所述的一种用于制造含油轴承的浸渗模具，其特征在于：所述出油通道位于进油通道的上方，所述浸渗内腔位于二者之间，所述进油通道整体呈L形。

5.根据权利要求3所述的一种用于制造含油轴承的浸渗模具，其特征在于：所述出油通道位于进油通道的上方，所述浸渗内腔位于二者之间，所述进油通道整体呈L形，所述进油通道的上端设置为锥形，以作为浸渗内腔的入口。

6.一种含油轴承的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将粉末冶金基体在润滑油中浸泡20～28小时进行预处理，然后将粉末冶金基体放入浸渗模具内；所述浸渗模具具有浸渗内腔及分别与浸渗内腔相连通的进油通道和出油通道，其能将粉末冶金基体密封在浸渗内腔内进行浸渗；

(2)在反应釜中倒入润滑油，然后关闭反应釜的入口和出口；

(3)将反应釜中的润滑油加热到170℃～200℃，并保温30～60分钟；

(4)打开反应釜入口，使用与反应釜入口连接的压力源对反应釜进行加压，达到4.5～5MPa后保压15～30分钟，然后关闭反应釜的入口；

(5)封闭浸渗模具的出油通道，然后打开反应釜出口，使反应釜内的润滑油通过连接管路进入浸渗模具的进油通道和浸渗内腔中，以对密封在浸渗模具内的粉末冶金基体进行浸渗；浸渗持续11～13小时，最终获得所需含油率的含油轴承。

7.根据权利要求6所述的一种含油轴承的制造方法，其特征在于：步骤(1)中，所述粉末冶金基体的孔隙率为15％～30％。

8.根据权利要求6所述的一种含油轴承的制造方法，其特征在于：步骤(3)中，加热过程中通过反应釜上的搅拌装置对其内的润滑油进行搅拌，以使润滑油温度均匀。