CN109182730A - 一种提高滑动轴承耐磨性和使用寿命的方法 - Google Patents

一种提高滑动轴承耐磨性和使用寿命的方法 Download PDF

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李康妹
孔强强
蔡宇
胡俊
庞静珠
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Abstract

本发明提供了一种提高滑动轴承耐磨性和使用寿命的方法，首先将吸收层贴覆在滑动轴承的轴瓦表面；然后在吸收层表面施加约束层；最后用激光器发射激光束，所述激光束通过光导装置传至轴瓦表面进行激光冲击微造型，同时实现对轴瓦材料的改形和改性，从而提高滑动轴承的耐磨性和使用寿命。改形，是指在轴承摩擦表面制备排列整齐的微坑阵列，微坑具有充当微小动压润滑轴承、储存润滑油和收集轴承工作时所产生的磨屑的作用，能有效改善滑动轴承的耐磨性。改性，是指在材料内部形成亚晶结构和残余压应力，显著提高材料的显微硬度和耐腐蚀性，提高滑动轴承的耐磨性，延长其使用寿命。

Description

一种提高滑动轴承耐磨性和使用寿命的方法
技术领域
本发明涉及表面润滑技术领域，特别是涉及一种提高滑动轴承耐磨性和使用寿命的方法。
背景技术
滑动轴承被广泛应用于各种机械中，是机械设备中用来支撑轴类零件的重要机械部件，应用场合一般在低速、重载、高温、多尘等工况条件下，或者是维护保养及加注润滑油困难的运转部位。因此，滑动轴承经常会因为轴瓦的瓦面腐蚀、轴瓦表面磨损、轴径表面拉伤等因素而失效，这严重制约着滑动轴承的使用寿命。目前，国内一般采用补焊、镶轴套、添加润滑剂等方法来提高滑动轴承的耐磨性。但是由于现今轴承应用场合的多变和工作时间的延长，传统的减小滑动轴承磨损的方法效果并不明显且可能会影响滑动轴承的工作精度。
激光冲击微造型(Laser Peen Texturing，简称LPT)是一种基于激光冲击加工(Laser Shock Processing，简称LSP)技术的新工艺，可以制备规则的表面纹理。采用LPT制备的织构具有精确可控、环境适应性强、加工精度高、无污染等突出优点。同时，LPT的瞬时高幅值冲击压力能够在材料表层和次表层产生残余压应力和加工硬化层，显著增强材料的耐磨性，从而提高材料的疲劳寿命，并且还能改善材料的耐腐蚀性。
本发明致力于提供一种基于激光冲击微造型技术的提高滑动轴承耐磨性和使用寿命的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：如何提高滑动轴承的耐磨性和使用寿命。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种提高滑动轴承耐磨性和使用寿命的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将吸收层贴覆在滑动轴承的轴瓦表面；
步骤2：在吸收层表面施加约束层；
步骤3：用激光器发射激光束，所述激光束通过光导装置传至轴瓦表面进行激光冲击微造型，实现对轴瓦材料的改形和改性，从而提高滑动轴承的耐磨性和使用寿命。
优选地，所述步骤1中，所述吸收层用于避免激光辐照导致的热效应，保护所述轴瓦表面免受热损伤。
优选地，所述步骤2中，所述约束层用于将膨胀的激光诱导等离子体对准轴瓦表面，提高冲击压力的幅值。
优选地，所述步骤1中，吸收层为黑色绝缘胶带。
优选地，所述步骤2中，约束层为流动水。
优选地，所述步骤3中，对轴瓦材料的改形是指：在轴瓦材料的表面形成规则排布的微坑阵列。
更优选地，所述微坑阵列具有充当微小动压润滑轴承、储存润滑油和收集轴承工作时所产生的磨屑的作用，能有效改善滑动轴承的耐磨性。
优选地，所述步骤3中，对轴瓦材料的改性是指：在激光冲击作用下，使轴瓦材料内部晶体产生位错形成亚晶结构，从而产生晶粒细化效应，在轴瓦材料表层和亚表层形成残余压应力。
更优选地，所述亚晶结构和残余压应力具有显著增强轴瓦材料的显微硬度和耐腐蚀性的作用，从而提高滑动轴承的耐磨性和使用寿命。
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
本发明通过激光冲击微造型的方法能够同时实现对材料的改形和改性。一方面所谓的改形，是指在轴承摩擦表面制备排列整齐的微坑，微坑具有充当微小动压润滑轴承、储存润滑油和收集轴承工作时所产生的磨屑的作用，能有效改善滑动轴承的耐磨性。另一方面，所谓的改性，是指在材料内部形成亚晶结构和残余压应力，显著增强材料的显微硬度和耐腐蚀性，提高滑动轴承的耐磨性，延长其使用寿命。
附图说明
图1为本实施例提供的提高滑动轴承耐磨性和使用寿命的方法实施过程示意图；
图2为采用本发明加工后的轴承示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
图1为本实施例提供的提高滑动轴承耐磨性和使用寿命的方法实施过程示意图，所述的提高滑动轴承耐磨性和使用寿命的方法的具体过程如下：
首先采用黑色绝缘胶带作为吸收层6，贴覆于滑动轴承的轴瓦7表面，以避免激光辐照导致的热效应。使用流动水作为约束层5，将膨胀的激光诱导等离子体对准轴瓦7表面，从而产生高幅值的冲击压力。轴瓦7固定在六轴工业机器人9的夹具8上。用高功率调Q型Nd:YAG激光器2发射激光，激光束3通过光导装置4传至轴瓦7表面进行激光冲击微造型。
为了确保激光冲击微造型的效果，可以将激光器2放置在精密光学隔震平台1上。由于激光冲击微造型可以同时实现对材料的改形和改性，所以具体方法从如下两个方面阐述：
1、通过改形来对滑动轴承减磨延寿。
如图2所示，在轴瓦表面制备出的微织构是排列整齐的微坑。传统没有制备微织构的轴承在工作中产生的细碎磨屑和灰尘将会分布在轴瓦表面与轴之间。这样便增加了轴瓦的摩擦磨损，并且破坏了轴瓦表面的润滑膜和轴的表面完整性，影响了轴承和轴的工作精度及使用寿命。但是通过激光冲击微造型在轴瓦表面制备微坑后，同样在轴承工作时产生的细碎磨屑及灰尘将会散落在轴瓦表面的微坑中，维持了轴瓦与轴之间的清洁，减少了轴承的摩擦磨损。同时，微坑具有充当微小动压润滑轴承的作用，能够产生附加流体动压力，从而提高滑动轴承的承载力。另外，微坑还可以作为润滑油的储存室，在轴承工作时不断地提供润滑油，有利于维持润滑膜的完整性，降低摩擦磨损，延长滑动轴承的使用寿命。
2、通过改性来对滑动轴承减磨延寿。
当采用激光冲击微造型技术在轴承表面制备微坑时，由于激光冲击压力的作用，材料内部晶体将会发生破碎并产生位错而形成亚晶结构，产生晶粒细化效应，从而显著提高材料的显微硬度和耐腐蚀性，增强了滑动轴承的耐磨性。同时，冲击完成后，会在材料表层和次表层产生幅值较大且深度较深的残余压应力，残余压应力能够抵抗滑动轴承使用过程中所承受的交变拉应力载荷，而且可引起裂纹的闭合效应，从而抑制疲劳裂纹的萌生和扩展，达到有效延长滑动轴承使用寿命的目的。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种提高滑动轴承耐磨性和使用寿命的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将吸收层(6)贴覆在滑动轴承的轴瓦(7)表面；
步骤2：在吸收层(6)表面施加约束层(5)；
步骤3：用激光器(2)发射激光束，所述激光束通过光导装置(4)传至轴瓦(7)表面进行激光冲击微造型，实现对轴瓦(7)材料的改形和改性，从而提高滑动轴承的耐磨性和使用寿命。
2.如权利要求1所述的一种提高滑动轴承耐磨性和使用寿命的方法，其特征在于：所述步骤1中，所述吸收层(6)用于避免激光辐照导致的热效应，保护所述轴瓦(7)表面免受热损伤。
3.如权利要求1所述的一种提高滑动轴承耐磨性和使用寿命的方法，其特征在于：所述步骤2中，所述约束层(5)用于将膨胀的激光诱导等离子体对准轴瓦(7)表面，提高冲击压力的幅值。
4.如权利要求1或2所述的一种提高滑动轴承耐磨性和使用寿命的方法，其特征在于：所述步骤1中，吸收层(6)为黑色绝缘胶带。
5.如权利要求1或3所述的一种提高滑动轴承耐磨性和使用寿命的方法，其特征在于：所述步骤2中，约束层(5)为流动水。
6.如权利要求1所述的一种提高滑动轴承耐磨性和使用寿命的方法，其特征在于：所述步骤3中，对轴瓦(7)材料的改形是指：在轴瓦(7)材料的表面形成规则排布的微坑阵列。
7.如权利要求6所述的一种提高滑动轴承耐磨性和使用寿命的方法，其特征在于：所述微坑阵列具有充当微小动压润滑轴承、储存润滑油和收集轴承工作时所产生的磨屑的作用，能有效改善滑动轴承的耐磨性。
8.如权利要求1所述的一种提高滑动轴承耐磨性和使用寿命的方法，其特征在于：所述步骤3中，对轴瓦(7)材料的改性是指：在激光冲击作用下，使轴瓦(7)材料内部晶体产生位错形成亚晶结构，从而产生晶粒细化效应，并在轴瓦(7)材料表层和亚表层形成残余压应力。
9.如权利要求8所述的一种提高滑动轴承耐磨性和使用寿命的方法，其特征在于：所述亚晶结构和残余压应力具有显著提高轴瓦(7)材料的显微硬度和耐腐蚀性的作用，从而提高滑动轴承的耐磨性和使用寿命。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110614508A (zh) * 2019-09-02 2019-12-27 江苏科技大学 一种对开式径向滑动轴承内表面织构加工装置及加工方法
CN112626433A (zh) * 2020-11-16 2021-04-09 镇江市胜得机械制造有限责任公司 一种采用激光冲击强化提高铝模具表面耐磨性的方法
US20220049325A1 (en) * 2020-08-13 2022-02-17 Dalian University Of Technology Method for protection against fretting fatigue by compound modification via laser shock peening and coating lubrication

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