CN107214330A - 一种低噪音除霜风机用高精度含油轴承材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种低噪音除霜风机用高精度含油轴承，该含油轴承由铁青铜基材料制成的含油轴承与铁黄铜基制成的含油轴承同轴对接组成，该含油轴承包括铁青铜基粉末和铁黄铜基粉末，其中，所述铁青铜基包括以下质量分数的各组分：18％青铜包铁粉78.5‑80.5％、铜锡合金粉19.0‑21.0％、石墨粉0.2‑1.0％、余量为硬脂酸锌；所述铁黄铜基包括以下质量分数的各组分：18％黄铜包铁粉35.0‑37.0％、黄铜粉20.5‑22.5％、铜锡合金粉42％‑44％、余量为硬脂酸锌。本发明含油轴承采用双材料设计，既能承受一定的载荷，又具有良好的耐磨性，使用寿命超过5000小时。

Description

一种低噪音除霜风机用高精度含油轴承材料
技术领域
本产品的研究开发涉及烧结含油轴承，特别涉及一种应用于低噪音除霜风机用高精度组合材料含油轴承的制造方法，本发明对高精度，双材料组合进行了针对性的研究。
背景技术
冰箱风机因其性能优越，应用前景非常广阔，冰箱除霜风机用轴承需超低噪音，耐低温性能好，以及使用寿命长的性能，故在产品设计，选材及生产时应充分考虑。目前冰箱风机轴承产品主要为进口滚珠轴承，因其不具有自润滑功能，需要在使用前添加润滑油，经过一定时间的工作运转后，油量会因工作损耗，自身挥发等因素而减少，从而增加工件磨损，减少工寿命。而进口滚珠轴承(约7元/件)，价格因素严重制约了该款冰箱风机在国内的大范围推广，为了提升国内冰箱风机的竞争力，提高民族制造能力，故而对该款轴承的国产化生产成为一项势在必行之事。
粉末冶金含油轴承因其制作成本相对低廉，在家电、汽车、办公设备、精密械等领域获得广泛应用，因此本产品粉末冶金法生产开发应为优选方案，设计时应充分考虑各方面，包括结构设计，材料设计，生产制作，过程控制，应用评估等多个方面的内容。而且粉末冶金含油轴承，因其特有的自润滑功能，能够很好地减少油量的损耗，极大地提高产品(零部件)的使用寿命。另外粉末冶金含油轴承的价格约为滚珠轴承的1/8。
发明内容
技术问题：本发明的目的在于提供一种应用于低噪音除霜风机用高精度组合材料含油轴承，能够很好地减少油量的损耗，极大地提高产品(零部件)的使用寿命。
技术方案：为实现上述目的，本发明提供的一种低噪音除霜风机用高精度含油轴承由铁青铜基材料制成的含油轴承与铁黄铜基制成的含油轴承同轴对接组成，
所述铁青铜基包括以下质量分数的成分：
18％青铜包铁粉 78.5-80.5％
铜锡合金粉 19.0-21.0％
石墨粉 0.2-1.0％
余量为硬脂酸锌；
所述铁黄铜基包括以下质量分数成分：
18％黄铜包铁粉 35.0-37.0％
黄铜粉 20.5-22.5％
铜锡合金粉 42％-44
余量为硬脂酸锌。
其中：
所述铁青铜基包括以下质量分数的成分：18％青铜包铁粉80％、铜锡合金粉20％、石墨粉0.8％、余量为硬脂酸锌。
所述铁黄铜基包括以下质量分数的成分：18％黄铜包铁粉36％、黄铜粉21％、铜锡合金粉42％、余量为硬脂酸锌。
所述轴承为中空圆柱结构，由铁青铜基材料制成的含油轴承和铁黄铜基制成的含油轴承两部分组成；第一部分铁青铜基材料制成的含油轴承或铁黄铜基制成的含油轴承一端外圆的轴向剖面为外阶梯状，阶梯状的外圆周设有滚齿，另一端外圆为圆柱形；第二部分铁黄铜基制成的含油轴承或铁青铜基材料制成的含油轴承一端内圆的轴向剖面为内阶梯状，该内阶梯状的内圆直径与第一部分外阶梯状的外圆直径相同，另一端外圆为圆柱形；铁青铜基材料制成的含油轴承与铁黄铜基制成的含油轴承同轴对接时，第一部分外阶梯状的外圆与第二部分的内阶梯状内圆相吻合同轴对接。
有益效果：与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明含油轴承采用双材料设计，既能承受一定的载荷，又具有良好的耐磨性，使用寿命超过5000小时。
2.本发明含油轴承采用中空结构，一端外径为齿形，另一端外径为圆柱形，能够从结构上减少轴与轴承的摩擦接触面，有效控制减少噪音的发生，从而有降低噪音。
3.本发明含油轴承，因其特有的自润滑功能，能够很好地减少油量的损耗，极大地提高产品(零部件)的使用寿命。
附图说明
图1为本发明含油轴承结构示意图。
图2为本发明含油轴承滚齿机构示意图。
具体实施方式
下面来说明本发明的实施例。在本发明的一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。
该轴承设计总高度为13.5mm，一端外径为齿形，与风机机壳紧配，起到定位，防止打滑作用。本发明产品下两部分轴承之间的配合为过盈配合。
电机近端负载力略大，要能够承受一定的载荷，电机远端则需要具有较好的耐磨性能。所以在选材上要进行分别设计用两种材料生产：①电机近端选用铁青铜基，外径为齿形端；②电机远端铁黄铜基，外径为圆柱形端；然后将两种材料产品进行组合。
考虑到超低噪音特性：㈠组合后产品设计为中空结构：①内径中空，减少轴与轴承的摩擦接触面，从而有降低噪音；②内径中空，轴承装配时，中空处注入润滑油，轴承工作时有储油，补油，润滑作用)。㈡设计时还应考虑轴承与轴合理优良的配合。粉末冶金含油轴承生产形位公差精度等级一般为8级，本产品设计精度等级达到6级，精度要求较高。
该含油轴承由铁青铜基材料制成的含油轴承与铁黄铜基制成的含油轴承同轴对接组成，所述轴承为中空圆柱结构，由铁青铜基材料制成的含油轴承和铁黄铜基制成的含油轴承两部分组成；第一部分铁青铜基材料制成的含油轴承或铁黄铜基制成的含油轴承一端外圆的轴向剖面为外阶梯状，阶梯状的外圆周设有滚齿，另一端外圆为圆柱形；第二部分铁黄铜基制成的含油轴承或铁青铜基材料制成的含油轴承一端内圆的轴向剖面为内阶梯状，该内阶梯状的内圆直径与第一部分外阶梯状的外圆直径相同，另一端外圆为圆柱形；铁青铜基材料制成的含油轴承与铁黄铜基制成的含油轴承同轴对接时，第一部分外阶梯状的外圆与第二部分的内阶梯状内圆相吻合同轴对接。
实施例1
低噪音除霜风机用高精度组合材料含油轴承包括铁青铜基粉末和铁黄铜基粉末，其中，
所述铁青铜基包括以下质量分数的各组分：18％青铜包铁粉：80％、铜锡合金粉：20％、石墨粉：0.8％、余量为硬脂酸锌。
所述铁黄铜基包括以下质量分数的各组分：18％黄铜包铁粉：36％、黄铜粉：21％、铜锡合金粉：42％、余量为硬脂酸锌。
对于上述的低噪音除霜风机用高精度组合材料含油轴承通过以下流程进行制备，包括如下步骤：
S1：粉末混合：选择纯度99.99％以上的基粉，将以下重量百分比的原料粉末进行混合，18％青铜包铁粉：80％、铜锡合金粉：20％、石墨粉：0.8％、余量为硬脂酸锌，通过“V”型混料机混合60分钟，得到铁青铜基粉末；
将以下重量百分比的原料粉末进行混合，18％黄铜包铁粉：36％、黄铜粉：21％、铜锡合金粉：42％、余量为硬脂酸锌；通过“V”型混料机混合60分钟，得到铁黄铜基粉末；
S3：压制成型：将所述铁青铜基粉末和铁黄铜基粉末分别置于各自模具进行压制成形，得压坯；
S4：烧结处理：在主要元素的熔点温度以下进行烧结处理，在N还原气氛下，对所述压坯进行烧结，然后冷却，得合金烧结体，所述烧结过程为：逐渐烧结加热至500-600℃，恒温0.5-1.0h，再主烧结加热至810-840℃，恒温1.0-2.0h，然后经1.0-2.0小时逐渐降温冷却至常温，得到铁青铜基、铁黄铜的合金烧结体；
S5：精整：对所述合金烧结体用压模进行压制整形，得压件；
S6：浸油处理：将所述压件放入真空浸油机内进行浸油处理后，得所述低噪音除霜风机用高精度组合材料含油轴承。
实施例2
低噪音除霜风机用高精度组合材料含油轴承包括铁青铜基粉末和铁黄铜基粉末，其中，
所述铁青铜基包括以下质量分数的各组分：18％青铜包铁粉：78.5％、铜锡合金粉：21.0％、石墨粉：0.2％、余量为硬脂酸锌。
所述铁黄铜基包括以下质量分数的各组分：18％黄铜包铁粉：35.0％、黄铜粉：22.5％、铜锡合金粉：42％、余量为硬脂酸锌。
生产方法同实施例1。
实施例3
低噪音除霜风机用高精度组合材料含油轴承包括铁青铜基粉末和铁黄铜基粉末，其中，
所述铁青铜基包括以下质量分数的各组分：18％青铜包铁粉：80.5％、铜锡合金粉：19.0％、石墨粉：1.0％、余量为硬脂酸锌。
所述铁黄铜基包括以下质量分数的各组分：18％黄铜包铁粉：37.0％、黄铜粉：20.5％、铜锡合金粉：42％、余量为硬脂酸锌。
生产方法同实施例1。
实施效果：
表1为本发明低噪音除霜风机用高精度组合材料含油轴承的含油率、径向压溃强度、表观硬度的测定结果。
表1低噪音除霜风机用高精度组合材料含油轴承的含油率、径向压溃强度、表观硬度
名称 含油率％ 径向压溃强度(MPa) 表观硬度(HB)
实施例1 24.0％ 213MPa 49HB
实施例2 23.1％ 220MPa 45HB
实施例3 20.4％ 235MPa 47HB
下面将对本发明的低噪音除霜风机用高精度组合材料含油轴承的耐磨损以及耐腐蚀性能进行测试。将材料在耐磨试验机(YQ-001)作耐磨试验，试验含油轴承规格：试验参数：PV值设定为100MPa.m.min-1,轴运转速度为4000r/min，连续运转。随机取相同的轴承样品在相同的运转环境下，分别试验，检测运行情况。耐乙酸腐蚀性能采用QBT 3827-1999测试方法，本发明合金应用于除霜风机用含油轴承材料，该轴承试验1500小时，电机正常，检测轴承磨损量约为2μm，由此推算该轴承使用寿命能达到5000小时以上。且使用本发明含油轴承耐乙酸腐蚀性能要高于标准，这是双材料设计，既能承受一定的载荷，又具有良好的耐磨性。本发明含油轴承采用中空结构，一端外径为齿形，另一端外径为圆柱形，能够从结构上减少轴与轴承的摩擦接触面，有效控制减少噪音的发生，从而有降低噪音本。发明含油轴承，因其特有的自润滑功能，能够很好地减少油量的损耗，极大地提高产品(零部件)的使用寿命。

Claims (4)

1.一种低噪音除霜风机用高精度含油轴承，其特征在于，该含油轴承由铁青铜基材料制成的含油轴承与铁黄铜基制成的含油轴承同轴对接组成，
所述铁青铜基包括以下质量分数的成分：
18％青铜包铁粉 78.5-80.5％
铜锡合金粉 19.0-21.0％
石墨粉 0.2-1.0％
余量为硬脂酸锌；
所述铁黄铜基包括以下质量分数成分：
18％黄铜包铁粉 35.0-37.0％
黄铜粉 20.5-22.5％
铜锡合金粉 42％-44
余量为硬脂酸锌。
2.根据权利要求1所述的低噪音除霜风机用高精度含油轴承，其特征在于，所述铁青铜基包括以下质量分数的成分：18％青铜包铁粉80％、铜锡合金粉20％、石墨粉0.8％、余量为硬脂酸锌。
3.根据权利要求1所述的低噪音除霜风机用高精度含油轴承材料，其特征在于，所述铁黄铜基包括以下质量分数的成分：18％黄铜包铁粉36％、黄铜粉21％、铜锡合金粉42％、余量为硬脂酸锌。
4.根据权利要求1所述的低噪音除霜风机用高精度含油轴承材料，其特征在于，所述轴承为中空圆柱结构，由铁青铜基材料制成的含油轴承和铁黄铜基制成的含油轴承两部分组成；第一部分铁青铜基材料制成的含油轴承一端外圆的轴向剖面为外阶梯状，阶梯状的外圆周设有滚齿，另一端外圆为圆柱形；第二部分铁黄铜基制成的含油轴承一端内圆的轴向剖面为内阶梯状，该内阶梯状的内圆直径与第一部分外阶梯状的外圆直径相同，另一端外圆为圆柱形；铁青铜基材料制成的含油轴承与铁黄铜基制成的含油轴承同轴对接时，第一部分外阶梯状的外圆与第二部分的内阶梯状内圆相吻合同轴对接。
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