CN110206822A - 一种模塑型自润滑轴套及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模塑型自润滑轴套及其制备方法，满足美国航空标准SAE‑AS 81934要求，为带法兰状或不带法兰状，其中不带法兰状的模塑型自润滑轴套由具有内孔的金属轴套基体和位于该金属轴套基体的内孔的内壁面的模塑型衬垫组成，带法兰状的模塑型自润滑轴套由具有内孔的金属轴套基体和位于该金属轴套基体的内孔的内壁面及法兰的表面的模塑型衬垫组成。本发明的衬垫具有均匀的结构，具有可机械加工的特点和稳定的摩擦磨损性能，厚度尺寸精度易于控制、对湿热环境不敏感及在复杂环境下不存在脱胶剥落失效风险等问题，更提高了自润滑衬垫材料摩擦磨损性能的稳定性，模塑型自润滑轴套在实际应用中使得装备操纵性能更好，稳定性更高。

Description

一种模塑型自润滑轴套及其制备方法
技术领域
本发明属于材料工程领域，具体涉及一种模塑型自润滑轴套及其制备方法。
背景技术
自润滑轴套由金属基体与自润滑衬垫组成，产品形式包括带法兰和不带法兰两种形式。其中核心的自润滑衬垫主要为织物型自润滑衬垫。织物型自润滑衬垫虽然具有较好的润滑性能，但其机械加工性能较差，摩擦磨损性能不够稳定，厚度尺寸的精度难以控制，对湿热环境极为敏感，且在在复杂环境下存在较大的脱胶剥落失效风险等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种模塑型自润滑轴套。
本发明的另一目的在于提供上述模塑型自润滑轴套的制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种模塑型自润滑轴套，满足美国航空标准SAE-AS 81934要求，为带法兰状或不带法兰状，其中不带法兰状的模塑型自润滑轴套由具有内孔的金属轴套基体和位于该金属轴套基体的内孔的内壁面的模塑型衬垫组成，带法兰状的模塑型自润滑轴套由具有内孔的金属轴套基体和位于该金属轴套基体的内孔的内壁面及法兰表面的模塑型衬垫组成；
上述模塑型衬垫由包括如下重量百分比的组分制成：
上述主体树脂为聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚乙烯醇缩甲醛树脂、聚酰亚胺树脂、环氧丙烯酸酯树脂或马来酸酐树脂；上述润滑填料包括PTFE粉末、PTFE薄膜、PTFE纤维、石墨、二硫化钼、二硫化钨、六方氮化硼、铜粉、银粉和铅粉中的至少一种；上述增强填料包括高岭土、碳酸钙、石墨烯、玻璃纤维、玻纤织物、碳纤维、碳纤织物、矿物织物、矿物纤维、聚合物纤维、纳米碳化钛粉末、粘土、云母和玻璃鳞片中的至少一种；上述触变剂包括气相白炭黑、改性脲、芳纶浆粕、芳香族聚酰胺纤维和PTFE细粉；上述功能助剂包括聚酰亚胺酸酐、三氮化硼乙胺、双氰胺、均苯四甲酸二酐、过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮、过氧化氢异丙苯、甲基丙烯酸羟丙酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯和季戊四醇丙烯酸酯。
在本发明的一个优选实施方案中，所述溶剂包括芳烃溶剂油、丙酮、无水乙醇和二甲基乙酰胺溶液。
本发明的另一技术方案如下：
上述模塑型自润滑轴套的制备方法，包括如下步骤：
(1)将所述主体树脂、润滑填料、增强填料、触变剂、功能助剂和溶剂于0.0932-0.1001MPa的真空度下充分混合5-45min；
(2)将金属轴套基体进行表面粗化处理至Ra≥2(优选Ra≥4)后，再依次经超声清洗、碱性清洗剂清洗、脱氧剂清洗、去离子水清洗和热空气干燥，获得处理后的金属轴套基体；
(3)将步骤(1)所得的物料涂覆于步骤(2)所得的处理后的金属轴套基体内孔的内壁面和法兰的表面，形成初始衬垫；
(4)将上述初始衬垫经固化和机加工至厚度≤1mm，形成衬垫，制成所述模塑型自润滑轴套。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(1)的混合的方式包括行星搅拌、球磨搅拌和高剪切混合器混合。
在本发明的一个优选实施方案中，所述表面粗化处理的方式包括氧化铝喷砂、化学蚀刻、等离子腐蚀、电化学腐蚀和纳米腐蚀。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(3)的涂覆的方式包括喷涂、刷涂、旋涂、滚涂、浸渍和注射成型。
在本发明的一个优选实施方案中，所述固化的方式包括有压力状态下热固化、无压力状态下热固化、诱导固化和热空气固化。
在本发明的一个优选实施方案中，所述固化和机加工的组合方式包括初始固化+机加工+后固化、初始固化+后固化+机加工、初固化+机加工+后固化+进一步机加工。
本发明的有益效果是：
1、本发明中的模塑型衬垫制备过程简单，不可控影响因素少。
2、本发明中的模塑型衬垫无接缝，不存在薄弱点，可靠性高。
3、本发明中模塑型衬垫的厚度小于等于1mm，可进行机加工，具备不可剥离的优异特性(不可从金属轴套基体上连续地剥离下来，去除衬垫只能采用刨削，刮削，或磨加工等机加工方法)，产品在高、低温、液体污染条件下仍能保持优良结合性能和摩擦磨损性能。
4、本发明中的模塑型衬垫为均质的一体化结构，摩擦磨损所需跑合时间短，且在长时间摩擦磨损过程中能持续保持稳定的低摩擦系数。
5、本发明中的模塑型衬垫是可机加工的，可通过机加工方式获得所需尺寸、精度及光洁度，内圈和衬垫接触面耦合精度高，可有效避免产品“偏磨”现象，实现更长的使用寿命。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的模塑型自润滑轴套在进行衬垫摩擦磨损性能试验前的照片。
图2为本发明实施例1制得的模塑型自润滑轴套在进行衬垫摩擦磨损性能试验后的照片。
图3为本发明实施例1制得的模塑型自润滑轴套的摩擦磨损试验曲线。
图4为本发明实施例2制得的模塑型自润滑轴套在进行衬垫摩擦磨损性能试验前的照片。
图5为本发明实施例2制得的模塑型自润滑轴套在进行衬垫摩擦磨损性能试验后的照片。
图6为本发明实施例2制得的模塑型自润滑轴套的摩擦磨损试验曲线。
图7为本发明实施例3制得的模塑型自润滑轴套在进行衬垫摩擦磨损性能试验前的照片。
图8为本发明实施例3制得的模塑型自润滑轴套在进行衬垫摩擦磨损性能试验后的照片。
图9为本发明实施例3制得的模塑型自润滑轴套的摩擦磨损试验曲线。
具体实施方式
以下通过具体实施方式结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
实施例1
(1)将如下重量百分比的组分于0.0932-0.1001MPa的真空度下高速球磨搅拌20min，具体如下：
(2)将金属轴套基体用46#白刚玉喷砂进行表面粗化处理至Ra＝2.5后，再依次经超声清洗、碱性清洗剂清洗、脱氧剂清洗、去离子水清洗和热空气干燥，获得处理后的金属轴套基体；
(3)将步骤(1)所得的物料旋转涂覆1.5mm于步骤(2)所得的处理后的金属轴套基体的内孔的内壁面和法兰的表面，形成初始衬垫；
(4)将上述初始衬垫经固化和机加工至厚度0.3mm，形成衬垫，制成所述模塑型自润滑轴套，上述固化的方式为有压力状态下热固化，固化压力为1MPa，热固化条件为100℃90min→150℃90min→180℃120min。上述固化和机加工的组合方式为初始固化+后固化+机加工；
将本实施例制得的模塑型自润滑轴套进行衬垫摩擦磨损性能试验，试验工况为250MPa、0.2Hz、±25°、常温25000次，结果如图1至图3所示，平均摩擦系数0.075，磨损量0.04mm。
实施例2
(1)将如下重量百分比的组分于0.0932-0.1001MPa的真空度下高速剪切混合15min，具体如下：
(2)将金属轴套基体用46#白刚玉喷砂进行表面粗化处理至Ra＝2.5后，再依次经超声清洗、碱性清洗剂清洗、脱氧剂清洗、去离子水清洗和热空气干燥，获得处理后的金属轴套基体；
(3)将步骤(1)所得的物料旋转涂覆1mm于步骤(2)所得的处理后的金属轴套基体的内孔的内壁面和法兰的表面，形成初始衬垫；
(4)将上述初始衬垫经固化和机加工至厚度0.3mm，形成衬垫，制成所述模塑型自润滑轴套，上述固化的方式为无压力状态下热固化，热固化条件为80℃60min→170℃90min→200℃30min，为上述固化和机加工的组合方式为初始固化+后固化+机加工；
将本实施例制得的模塑型自润滑轴套进行衬垫摩擦磨损性能试验，试验工况为250MPa、0.2Hz、±25°、高温163℃25000次，结果如图4至图6所示，平均摩擦系数0.045，磨损量0.08mm。
实施例3
(1)将如下重量百分比的组分于0.0932-0.1001MPa的真空度下行星重力混合搅拌10min，具体如下：
(2)将金属轴套基体用36#白刚玉喷砂进行表面粗化处理至Ra＝4后，再依次经超声清洗、碱性清洗剂清洗、脱氧剂清洗、去离子水清洗和热空气干燥，获得处理后的金属轴套基体；
(3)将步骤(1)所得的物料注射成型1mm厚度于步骤(2)所得的处理后的金属轴套基体的内孔的内壁面和法兰的表面，形成初始衬垫；
(4)将上述初始衬垫经固化和机加工至厚度0.3mm，形成衬垫，制成所述模塑型自润滑轴套，上述固化的方式为无压力状态下热固化，热固化条件为100℃60min→150℃60min→200℃60min→250℃120min，上述固化和机加工的组合方式为初始固化+后固化+机加工；
将本实施例制得的模塑型自润滑轴套进行衬垫摩擦磨损性能试验，试验工况为250MPa、0.2Hz、±25°、高温163℃25000次，结果如图7至图9所示，平均摩擦系数0.070，磨损量0.10mm。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (8)

1.一种模塑型自润滑轴套，其特征在于：满足美国航空标准SAE-AS 81934要求，为带法兰状或不带法兰状，其中不带法兰状的模塑型自润滑轴套由具有内孔的金属轴套基体和位于该金属轴套基体的内孔的内壁面的模塑型衬垫组成，带法兰状的模塑型自润滑轴套由具有内孔的金属轴套基体和位于该金属轴套基体的内孔的内壁面及法兰的表面的模塑型衬垫组成；
上述模塑型衬垫由包括如下重量百分比的组分制成：
上述主体树脂为聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚乙烯醇缩甲醛树脂、聚酰亚胺树脂、环氧丙烯酸酯树脂或马来酸酐树脂；上述润滑填料包括PTFE粉末、PTFE薄膜、PTFE纤维、石墨、二硫化钼、二硫化钨、六方氮化硼、铜粉、银粉和铅粉中的至少一种；上述增强填料包括高岭土、碳酸钙、石墨烯、玻璃纤维、玻纤织物、碳纤维、碳纤织物、矿物织物、矿物纤维、聚合物纤维、纳米碳化钛粉末、粘土、云母和玻璃鳞片中的至少一种；上述触变剂包括气相白炭黑、改性脲、芳纶浆粕、芳香族聚酰胺纤维和PTFE细粉；上述功能助剂包括聚酰亚胺酸酐、三氮化硼乙胺、双氰胺、均苯四甲酸二酐、过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮、过氧化氢异丙苯、甲基丙烯酸羟丙酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯和季戊四醇丙烯酸酯。
2.如权利要求1所述的一种模塑型自润滑轴套，其特征在于：所述溶剂包括芳烃溶剂油、丙酮、无水乙醇和二甲基乙酰胺溶液。
3.权利要求1或2所述的一种模塑型自润滑轴套的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将所述主体树脂、润滑填料、增强填料、触变剂、功能助剂和溶剂于0.0932-0.1001MPa的真空度下充分混合5-45min；
(2)将金属轴套基体进行表面粗化处理至Ra≥2后，再依次经超声清洗、碱性清洗剂清洗、脱氧剂清洗、去离子水清洗和热空气干燥，获得处理后的金属轴套基体；
(3)将步骤(1)所得的物料涂覆于步骤(2)所得的处理后的金属轴套基体的内孔的内壁面和法兰的表面，形成初始衬垫；
(4)将上述初始衬垫经固化和机加工至厚度≤1mm，形成衬垫，制成所述模塑型自润滑轴套。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)的混合的方式包括行星搅拌、球磨搅拌和高剪切混合器混合。
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述表面粗化处理的方式包括氧化铝喷砂、化学蚀刻、等离子腐蚀、电化学腐蚀和纳米腐蚀。
6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)的涂覆的方式包括喷涂、刷涂、旋涂、滚涂、浸渍和注射成型。
7.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述固化的方式包括有压力状态下热固化、无压力状态下热固化、诱导固化和热空气固化。
8.如权利要求3至7中任一权利要求所述的制备方法，其特征在于：所述固化和机加工的组合方式包括初始固化+机加工+后固化、初始固化+后固化+机加工、初始固化+机加工+后固化+进一步机加工。
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