CN1128806A - 浸入熔融金属的滑动轴承和连续热浸涂镀装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低摩擦，长寿命的浸入熔融金属的滑动轴承，它设有一个固体颗粒收集部分，其用于防止熔融金属中的固体颗粒透入轴和轴承的滑动表面之间，并用于除去透入轴和轴承的滑动表面之间的固体颗粒，从而可以防止由于固体颗粒咬入滑动表面而引起的磨损和摩擦的加剧。本发明还涉及采用上述浸入熔融金属的滑动轴承的连续热浸涂镀装置。
Description
本发明涉及浸入熔融金属中使用的轴承和使用这种轴承的连续热浸涂镀装置。
迄今以来，由于滑动轴承结构简单、安装方便，因而在连续热浸涂镀装置等中一直使用滑动轴承作为浸入熔融金属中的轴承。但是，在上述普通的轴承中，称为废渣的金属化合物细颗粒和氧化物细颗粒(下文中将这些细颗粒称为固体颗粒)在转动中容易透入轴和轴承之间，象磨料颗粒那样剧烈地磨损轴承的滑动件。另外，固体颗粒的咬入提高了摩擦阻力，影响顺利地转动。
为了防止固体颗粒透入滑动表面之间，日本专利JP-A5-70915(1993)中公开了一种具有覆盖轴的整个圆周的结构的轴承。但是这种覆盖轴的整个圆周的，一旦固体颗粒透入轴和轴承的滑动表面之间，以及一旦轴或轴承的滑动表面出现磨损，轴和轴承的滑动表面之间的间隙就会增大，固体颗粒就容易透入，因而磨损就会加速。另外，为了防止固体颗粒透入，这种覆盖轴的整个圆周的轴承结构必须精确地控制间隙，然而，实际上由于浸入熔融金属的轴承的热膨胀而引起的尺寸变化和轴线偏移，不可能精确地控制间隙。
另外，JPA3—177552(1991)中公开了一种方法，其中，在轴承的滑动表面上设立销子，或者布置一块板，以便在轴承的滑动表面上形成凸面，因而可以刮掉轴和轴承的滑动表面之间透入的固体颗粒。但是，由于摩擦阻力变大，固体颗粒变得容易从滑动面上的凹部透入等原因，上述方法并不能解决固体物质透入的问题。
另外，当在连续热浸涂镀装置中使用普通结构的浸入熔融金属的轴承时，由于轴承部分的磨损而出现间隙，产品质量受到影响，因而必须经常更换轴承。
本发明的一个目的是提供一种浸入熔融金属的轴承，它在含有固体颗粒的熔融金属中磨损低，摩擦低。
本发明的另一个目的是提供使用上述轴承的连续热浸涂镀装置。
本发明的发明人为了降低磨损和摩擦已经研制出一种在熔融金属中使用的轴承结构，从而实现了上述目的。
按照本发明的浸入熔融金属的滑动轴承，具有一个可转动地支承一根轴的滑动部分和一个固定颗粒收集部分，其用于防止固体颗粒透入轴和滑动部分之间，并用于除去透入轴和滑动部分之间的固体颗粒，其中，固体颗粒收集部分布置得与轴的滑动表面相接触，或布置在一个接近于轴的滑动表面的位置上。
另外，本发明的浸入熔融金属中的滑动轴承具有一个可转动地支承一根轴的滑动部分和一个固体颗粒收集部分，其用于防止熔融金属中的固体颗粒透入轴和滑动部分之间，并用于除去透入轴和滑动部分之间的固体颗粒，其中，固体颗粒收集部分布置得与轴的滑动表面相接触，或布置在接近于轴的滑动表面的位置，固体颗粒收集部分的与轴接触或接近的部分是由具有纤维组织的材料制成的。
另外，按照本发明的浸入熔融金属中的滑动轴承包括一个可转动地支承一根轴的滑动部分和一个固体颗粒收集部分，其用于防止熔融金属中的固体颗粒透入轴和滑动部分之间，并用于除去透入轴和滑动部分之间的固体颗粒，其中，固体颗粒收集部分布置得与轴的滑动表面相接触，或布置在接近于轴的滑动表面的位置上，并且布置在轴的滑动表面开始接触轴承的滑动表面的一侧的接近滑动部分的位置上，固体颗粒收集部分的与轴接触或接近的部分是由具有纤维组织的材料制成的。具有这种结构的浸入熔融金属的滑动轴承的实例示于图中。
另外，按照本发明的浸入熔融金属的滑动轴承具有一个可转动地支承一根轴的滑动部分和一个固体颗粒收集部分，其用于防止熔融金属中的固体颗粒透入轴和滑动部分之间，且用于除去透入轴和滑动部分之间的固体颗粒，其中，滑动部分覆盖轴的滑动表面的整个圆周。固体颗粒收集部分布置得与轴的滑动表面相接触，或布置在接近于轴的滑动表面的位置上，固体颗粒收集部分的与轴接触或接近的部分是由具有纤维组织的材料制成的。具有这种结构的浸入熔融金属的滑动轴承示于图2。
另外，按照本发明的浸入溶融金属中的滑动轴承具有一个可转动地支承一根轴的滑动部分和一个固体颗粒收集部分，其用于防止熔融金属中的固体颗粒透入轴和滑动部分之间，并用于除去透入轴和滑动部分之间的固体颗粒，滑动部分覆盖轴的滑动表面的整个圆周和轴的一个端面，固体颗粒收集部分布置得与轴的滑动表面相接触，或布置在接近于轴的滑动表面的位置上，固体颗粒收集部分的与轴接触或接近的部分是由具有纤维组织的材料制成的。具有这种结构的浸入熔融金属的滑动轴承示于图3。
另外，按照本发明的浸入熔融金属的滑动轴承包括一个可转动地支承一根轴的滑动部分和一个固体颗粒收集部分，其用于防止熔融金属中的固体颗粒透入轴和滑动部分之间，并用于除去透入轴和滑动部分之间的固体颗粒，其中，滑动部分覆盖轴的滑动表面的整个圆周，在从轴接收轴的径向上的力的滑动表面的至少一部分上使用固体润滑剂，固定颗粒收集部分布置得与轴的滑动表面相接触，或布置在接近于轴的滑动表面的位置上，固体颗粒收集部分的与轴接触或接近的部分是由具有纤维组织的材料制成的。具有这种结构的浸入溶融金属的滑动轴承示于图4。
另外，按照本发明的浸入熔融金属的滑动轴承具有一个可转动地支承一根轴的滑动部分和一个固体颗粒收集部分，其用于防止熔融金属中的固体颗粒透入轴和滑动部分之间，并用于除去透入轴和滑动部分之间的固体颗粒，其中滑动部分覆盖轴的滑动表面的整个圆周和一个端面，在从轴接受轴径向上力的滑动表面的至少一部分上使用固体润滑剂，固体颗粒收集部分布置得与轴的滑动表面相接触或布置在接近于轴的滑动表面的位置上，固体颗粒收集部分的与轴的滑动表面接触或接近的部分是由具有纤维组织的材料制成的。具有这种结构的浸入熔融金属的滑动轴承示于图5。
另外，如上所述的具有纤维结构材料制成的固体颗粒收集部分的每种浸入熔融金属的滑动轴承，其固体颗粒收集部分的设置位置和形状并不局限于图1—5所示的设置位置和形状，只要其具有防止固体颗粒透入滑动表面之间的效果和从滑动表面除去固体颗粒的效果即可，这可以满足每种轴承的结构。
另外，在上述结构的，在滑动表面的至少一部分中使用固体润滑剂的浸入熔融金属的滑动轴承中，适用的固体润滑剂可以是碳材料和六方晶的一氮化硼(以下简称为“h-BN”)。
另外，氧化铝纤维、碳纤维和碳毡中的至少一种材料，适于用作上述固体颗粒收集部分使用的，具有纤维组织的材料。另外在上述固体颗粒收集部分与上述轴接触的情况下，固体颗粒收集部分是以不妨碍轴自由转动的接触压力压在轴上的。
至于将轴压在固体颗粒收集部分上的负载，这种压力应使转动中固体颗粒收集部分和轴之间的摩擦阻力不超过轴和轴承之间总摩擦阻力的50％。另外，当上述固体颗粒布置得接近上述轴时，固体颗粒收集部分和轴之间的间隙应在0.01～0.1mm的范围内。
当使用在主要成分是熔融的锌的或熔融的铝的熔融金属中时，上述浸入熔融金属的滑动轴承特别有效。
另外，本发明涉及使用上述结构的浸入熔融金属的滑动轴承的连续热浸涂镀装置。
本发明涉及浸入熔融金属中使用的，设有可防止固体颗粒浸入轴和轴承的滑动表面之间且可除去透入轴和轴承的滑动表面之间的固体颗粒的浸入熔融金属的滑动轴承。由于设置了固体颗粒收集部分，就可以防在由于转动中透入固体颗粒，增加摩擦阻力引起的轴和轴承滑动表面的磨损。因此，本发明的浸入熔融金属的滑动轴承比普通轴承寿命长、摩擦小。
作为按照本发明的浸入熔融金属的滑动轴承的具体结构，这种轴承设有由具有纤维组织的材料制成的固体颗粒收集部分。在图1中，固体颗粒收集部分与轴接触，以不妨碍轴自由转动的接触压力压在轴上，或者放置得接近于轴，使滑动表面之间具有适当的间隙。图1所示结构在转动中使固体颗粒难于透入轴和轴承的滑动表面之间，另外，即使固体颗粒已透入，也可被固体颗粒收集部分的纤维组织除去。另外，这种结构可以防止固体颗粒附着在轴和轴承的滑动表面上。这种轴承的特征在于可以防止固体颗粒透入轴和轴承的滑动表面之间，而且透入的固体颗粒也可以被除去，而这在普通的轴承中是难于实现的(在普通轴承中，在轴承的滑动表面上安装销子或板以便刮走固体颗粒)。
另外，上述流入熔融金属的滑动轴承，除设有具有纤维组织的材料制成的固体颗粒收集部分以外，轴的整个滑动圆周被轴承覆盖，如图2所示，因而改善了防止固体颗粒透入轴和轴承的滑动表面之间的效果。在上面提到的，普通的覆盖轴的整个滑动圆周的轴承结构中，所存在的问题是固体颗粒引起的加速度磨损和间隙的精确控制。但是，在本发明的轴承结构中，不仅是轴的流动表面的整个圆周被覆盖的防止固体颗粒透入滑动表面之间，而且透入的颗粒总是可以被固体颗粒收集部分刮掉，因而防止了加速磨损。另外，由于在固体颗粒收集部分中使用的纤维组织的弹性效果和体积变化效果，即使轴承在熔融金属中热膨胀或轴线偏移或出现小量磨损，也可保持使轴和轴承之间的间隙为零。
另外，如果转动时外力以轴的径向的不变方向作用在滑入熔融金属的滑动轴承上，轴承如图4所示覆盖轴的整个滑动表面，固体润滑剂施加在外力沿径向作用的滑动表面的至少一部分上，而且为滑动表面设有由具有纤维组织的材料制成的固体颗粒收集部分，因而在转动时可除去熔融金属中的固体颗粒，可以实现减小摩擦阻力的效果。
另外，对于具有图3所示覆盖轴的整个滑动表面，也覆盖端面的浸入熔融金属的滑动轴承来说，不仅可减少固体颗粒的透入，也可减少熔融金属本身的透入，从而进一步提高了轴承的寿命。这种覆盖轴端面的效果也可以同图5所示的轴承(轴承的一个部分使用固体润滑剂)实现。
另外，作为上述固体润滑剂，使用碳材料和六角形晶体的一氮化硼(h-BN)中的至少一种是适宜的。上述固体润滑济在锌、铝等金属熔化的温度范围内具有低摩擦的效果，并且具有减少轴承摩擦阻力的效果。
另外，上述具有纤组织的材料可以是氧化铝纤维、碳纤维和碳毡中的至少一种。上述材料具有极好的耐受熔融金属侵蚀的性质，当这钟材料用于固体颗粒收集部分时具有防止固体颗粒透入和除去固体颗粒的效果。
另外，当上述固体颗粒收集部分与上述轴接触时，固体颗粒收集部分必须以不妨碍轴自由转动的接触压力压在轴的滑动表面上。当接触压力过大时，摩擦阻力增加，会使整个轴承的摩擦阻力增加。将固体颗粒收集部分压在轴上的负载所产生的接触压力最好使转动中固体颗粒收集部分和轴之间的摩擦阻力不超过轴和轴承之间总摩擦阻力的50％。另外，当上述固体颗粒收集部分布置在接近于上述轴的位置上时，固体颗粒收集部分和轴之间的间隙最好在0.01～0.1mm的范围内。由于固体颗粒的直径大约为0.1mm，当间隙为0.1mm或更大时，固体颗粒容易被夹带。
另外，在使用按照本发明的浸入熔融金属的滑动轴承作为导辊，牵引辊支承辊的连续热浸涂镀装置中，装置连续工作的时间从普通装置的10天提高到至少半个月。
附图的简要说明：
图1是按照本发明一实施例的轴承和由该轴承支承的轴的侧视图；
图2是按照本发明另一实施例的轴承的侧视图；
图3是按照本发明另一实施例的轴承的侧视图；
图4是按照本发明另一实施例的轴承的侧视图；
图5是按照本发明另一实施例的轴承的侧视图；
图6是导辊的普通轴承的侧视图；
图7是导辊的普通轴承的侧视图；
图8是普通轴承的侧视图；
图9是连续热浸涂镀装置的示意图；
图10所示曲线图表示滑动时间和磨损量之间的关系；
图11所示曲线图表示本发明的各轴承和普通轴承的摩擦系数；
图12所示曲线图表示对于固体颗粒收集部分和轴的滑动表面之间的各种间隙参数，磨损量和滑动时间的关系。
现在对照附图详述本发明的实施例。
实施例1
如图1所示，浸入熔融金属的滑动轴承10具有一轴承座12，滑垫11和一固体颗粒收集部分14。轴承座12具有一个半圆形的，轴向延伸的接纳轴的表面121，以及等距地在表面121上形成的多条槽122。每条槽122为矩形截面，在轴向上延伸。在槽122中插有滑垫11以形成轴13的滑动表面。固体颗粒收集部分14设置在轴13的滑动表面开始接触轴承滑动表面的一侧。
固体颗粒收集部分包括织物141，织物141由氧化铝纤维制成，并充填在支承件142上形成的一条10mm深的凹槽中。支承件142可以是轴承座12的一部分或固定在轴承座12上的分离式零件。在凹槽中充填一定量的织物，使氧化铝纤维受到轴13的接触压力为大约0.1Kg/cm2。在本实施例中，在上述接触压力下，在轴转动中固体颗粒收集部分14和轴13之间的摩擦阻力不超过轴承全部摩擦阻力的30％。固体颗粒收集部分14在轴的轴向的长度为130mm，在圆周方向的宽度是40mm，当轴13转动一圈时，固体颗粒收集部分14与轴的全部滑动表面相接触。
轴承的滑动表面，即滑垫11，其材料为碳纤维加强的碳复合材料(C/C复合材料)。在C/C复合材料中，碳纤维是单轴向复合的。C/C复合材料在轴承中设置时，使碳纤维的方向为沿着轴13转向的方向。C/C复合材料的滑垫的尺寸为130×15×10mm，一个150×15mm的表面用作滑动表面。滑垫11在被加载的接纳轴的表面121上等距分布。
滑垫11插入槽122之后，装配轴13，然后进行磨合运转，使每个滑垫11的滑动表面磨合成与轴13的骨动表面相应的曲面，轴13和接纳轴的表面121之间的间隙为0.5mm或更小。
如图1所示的轴承具有一个接触轴的部分，该部分呈半圆柱形，直径为150mm，长度为130mm。轴承承受向下的力。轴承座12是由不透钢SUS316制成的。
轴13由一轴套和轴套中的轴构成。轴套是由SIALON陶瓷(含Si，Al，O和N)制成的，其外径为150mm，内径为110mm，长度为130mm。轴由不透钢SUS316制成，直径为110mm，长度为130mm。
使用上述浸入熔融金属的滑动轴承10和轴13，通过浸入熔融金属的轴承的模拟装置，在熔融金属中进行滑动试验，以测定磨耗(磨损量)和摩擦系数。
在这个试验中，轴承和轴浸入470℃的熔融锌中，轴在圆周速度为25米/分和径向接触压力为9Kg/cm2的条件下滑动。进行磨损量和摩擦系数的测定直至磨损量达10mm或测量时间达50天为止。磨损量设定为由装在试验设备上的千分表测出的轴相对于轴承的位置变化值。用安装在试验设备上的转矩表测量转动摩擦阻力，再用测出的摩擦阻力和接触压力来计算摩擦系数。
使用含0.1％的铁，0.1％的铝，0.1％的铅，其余为锌的熔融锌被取样，冷却并固化，然后用扫描电子显微镜(SEM)观察其结构，并用电子探针微量分析仪(EPMA)进行元素分析，结果观察到粒度大约为100μm的Fe-Zn、Fe-Al金属化合物，以及氧化锌和氧化铝的细小颗粒。
在图10中示出磨损量的测量结果。在图1所示的轴承中，在一个月的试验后，磨损量为5mm或5mm以下。
在图11中示出摩擦系数的测量结果。在按照本发明的轴承中，由于固体颗粒透入而引起的摩擦系数的增加或变化很小，摩擦系数总是为0.15或更小。
另外，在上述试验中，当用碳纤维或碳毡替换固体颗粒收集部分14的氧化铝纤维时，可以获得相同的效果。
另外，在本实施例中，将固体颗粒收集部分压在轴上的方法是将纤维织物充填在凹槽中，但是，也可以使用在凹槽底部设置弹簧并借助弹簧的弹力将纤维织物压在轴上的方法，或者使用在凹槽底部充填热膨胀较大的物质，从而以适当的接触压力将纤维织物压在轴上的方法，同样可以取得相同的效果。
另外，在上述试验中，碳材料或h-BN可替换C/C复合材料用作固体润滑剂，从而取得相同的效果。
另外，在上述试验中，使用600℃的熔融的45％的锌和55％的铝或使用650℃的熔融的铝，其中含有固体颗粒如废渣，也可取得相同的效果。本发明的效果是因为固体颗粒不会透入轴和轴承的滑动表面之间所致，而并不取决于溶融金属的种类。
另外，关于滑动时的圆周速度和径向接触压力状态，通过使圆周速度和接触压力分别在5～50米/分和1～20Kg/cm2的范围内变化，也可以进行与上述试验相似的滑动试验，在这种情况下，也可以取得关于本发明的轴承的耐磨和摩擦特性的相同效果。
另外，轴承座的材料并不局限于上述实施例中所使用的不锈钢SUS316，而是可以使用任何材料，只要它能够提供对轴承浸入的熔融金属的耐磨蚀性和作为轴承座材料所必须具备的足够强度和韧性即可。
另外，轴的结构和材料并不局限于上述结构和材料，即SUS316的轴装配在SIALON陶瓷轴套中，而是可以使用任何材料，只要它能够提供对轴承浸入的熔融金属的耐磨蚀性和作为轴材料的足够强度和韧性即可。
实施例2
本实施例的浸入熔融金属的轴承(类型2)示于图2中。
如图2所示，浸入熔融金属的轴承20包括一个具有半圆柱形滑动表面221的轴承座21和一个固定在支承件24中的固体颗粒收集部分23，支承件24在支承面222固定在轴承座21上。轴22插在由轴承座21和固体颗粒收集部分23形成的空间内。固体颗粒收集部分13包括织物231，织物231由氧化铝纤维制成，并充填在支承件24上的10mm深的凹槽232中。支承件24可以是轴承座21的一部分，也可以是固定在轴承座上一个分离式构件。充填在凹槽232中的织物231的量使氧化物纤维织物受到轴22的接触压力为大约0.1kg/cm2。在本实施例中，在上述接触压力下，在轴转动期间，在固体颗粒收集部分23和轴22之间的摩擦阻力不超过轴承总摩擦阻力的30％。固体颗粒收集部分在轴的轴向上的长度为130mm，当轴22转动一圈时，固体颗粒收集部分23与轴的全部滑动表面相接触。如图1所示，固体颗粒收集部分23覆盖轴圆周的1/2。
轴22由SIALON陶瓷轴套和装配在轴套中的不锈钢SUS316的轴构成，这与实施例1相同。
使用上述的浸入熔融金属的滑动轴承和轴22，在与实施例1相同的条件下，以相同的方式，进行在熔融金属中的滑动试验，以测定磨损量随时间的变化和摩擦系数。
关于磨损量的测量结果表示在图10中。在图2所示的轴承中，试验一个月以上之后，磨损量为2mm或2mm以下。
在图11中示出关于摩擦系数的试验结果。在本发明的轴承中，由于固体颗粒透入而产生的摩擦系数的增加或变化很小，摩擦系数总是保持为0.2或更小。
另外，在上述试验中，当用碳纤维或碳毡替换固体颗粒收集部分23的氧化铝纤维时，取得了相同的试验结果。
另外在本实施例中，将纤维织物充填进凹槽作为将所述固体颗粒收集部分压在轴上的方法，但是，也可以使用在凹槽底部设置弹簧，借助弹簧的弹力将纤维织物压在轴上的方法，或者使用在凹槽底部充填热膨胀大的物质以便以适当的接触压力将纤维织物压在轴上的方法，从而得到相同的效果。
另外，在上述试验中，使用含有固体颗粒如废渣的600℃的45％的锌和55％的铝或65％℃的熔融铝作为熔融金属，取得了同样的效果。本发明的效果是由于防止了固体颗粒透入轴的轴承的滑动表面之间而取得的，并不取决于熔融金属的种类。
另外，关于滑动时的圆周速度和在轴径向上的接触压力状态，通过分别在5～50米/分和1～20kg/cm2的范围内改变圆周速度和接触压力，进行了与上述试验相似的滑动试验，关于按照本发明的耐磨性能和摩擦特性，取得了相同的效果。
另外，轴承座的材料并不局限于在上述实施例中使用的不锈钢SUS316，而是可以使用任何材料，只要可以提供对浸入的熔融金属的耐腐蚀性和作为轴承座材料所必需的强度和韧性即可。
另外，轴的结构及其材料并不局限于上述所述的结构和材料，即，SUS316的轴装配在SIALON陶瓷轴套中，而是可以使用任何材料，只要可以提供对于轴承浸入的熔融金属的耐腐蚀性的作为轴材料所必需的足够强度和韧性即可。
实施例3
本实施例的浸入熔融金属的滑动轴轴(类型3)具有一个轴承座31，一个固体颗粒收集部分33和一个支承件34。类型3的轴承与类型2的轴承结构和尺寸相似，不同点有在于，类型3的轴承覆盖轴的端面321。轴32是由SIALON陶瓷轴套和装在轴套中的不锈钢SUS316的轴构成的，这与实施例1的情况相同。
使用上述的浸入熔融金属的滑动轴承和轴32，在与实施例1相同的条件下，以相同的方式，使用浸入熔融金属的轴承模拟装置，进行熔融金属中的滑动试验，以测定磨损量随时间的变化和摩擦系数。
关于磨损量的测量结果表示在图10中。在图3所示的类型3的轴承中，试验一个月以上之后，磨损量为1mm或1mm以下。
在图11中示出关于摩擦系数的试验结果。在本发明的轴承中，由于固体颗粒透入而产生的摩擦系数的增加或变化很小，摩擦系数总是保持为0.2或更小。
另外，在上述试验中，当用碳纤维或碳毡替换固体颗粒收集部分33的氧化铝纤维时，取得了相同的试验结果。
另外，在本实施例中，将纤维织物充填进凹槽作为将所述固体颗粒收集部分压在轴上的方法，但是，也可以使用在凹槽底部设置弹簧，借助弹簧的弹力将纤维织物压在轴上的方法，或者使用在凹槽底部充填热膨胀大的物质以便以适当的接触压力将纤维织物压在轴上的方法，从而得到相同的效果。
另外，在上述试验中，使用含有固体颗粒如废渣的600℃的45％的锌和55％的铝或650℃的熔融铝作为熔融金属，取得了同样的效果。本发明的效果是由于防止了固体颗粒透入轴和轴承的滑动表面之间而取得的，并不取决于熔融金属的种类。
另外，关于滑动时的圆周速度在轴径向上的接触压力状态，通过分别在5～50米/分和1～20kg/cm2的范围内改变圆周速度和接触压力，进行了与上述试验相似的滑动试验，关于按照本发明的耐磨性能和摩擦特性，取得了相同的效果。
另外，轴承座的材料并不限于在上述实施例中使用的不锈钢SUS316，而是可以使用任何材料，只要可以提供对轴承浸入的熔融金属的耐腐蚀性和作为轴承材料所必需的强度和韧性即可。
另外，轴的结构及其材料并不局限于上述所述的结构和材料，即SUS316的轴装配在SIALON陶瓷轴套中，而是可以使用任何材料，只要可以提供对于轴承浸入的熔融金属的耐腐蚀性和作为轴材料所必需的足够强度和韧性即可。
实施例4
本实施例的浸入熔融金属的滑动轴承(类型4)包括一轴承座42，滑垫41，一个固体颗粒收集部分44和一支承件45。类型4的轴承与类型2的轴承具有相同的结构和尺寸，不同之处在于，本实施例的轴承中，滑垫41都是由C/C复合材料制成的。
轴43是由SIALON陶瓷轴套和装配在轴套中的不锈钢SUS316的轴构成的，这与实施例1的情况相同。
使用C/C复合材料的轴承滑动部分的结构与实施例1的情况相同。
使用上述的浸入熔融金属的滑动轴承和轴43，在与实施例1相同的条件下，以相同的方式，进行在熔融金属中的滑动试验，以测定磨损量随时间的变化和摩擦系数。
关于磨损量的测量结果表示在图10中。在图2所示的轴承中，试验一个月以上之后，磨损量为2mm或2mm以下。
在图11中示出关于磨擦系数的试验结果。在本发明的轴承中，由于固体颗粒透入而产生的摩擦系数的增加或变化很小，摩擦系数总是保持为0.1或更小。
另外，在上述试验中，当用碳纤维或碳毡替换固体颗粒收集部分44的氧化铝纤维时，取得了相同的试验结果。
另外，在本实施例中，将纤维织物充填进凹槽作为将所述固体颗粒收集部分压在轴上的方法，但是，也可以使用在凹槽底部设置弹簧，借助弹簧的弹力将纤维织物压在轴上的方法，或者使用在凹槽底部充填热膨胀大的物质以便以适当的接触压力将纤维织物压在轴上的方法，从而得到相同的效果。
另外，在上述试验中，滑动表面的固体润滑剂可使用碳材料或h-BN以替代C/C复合材料，从而得到相同的效果。
另外，在上述试验中，使用含有固体颗粒如废渣的600℃的45％的锌和55％的铝或650℃的熔融铝作为熔融金属，取得了同样的效果。本发明的效果是由于防止了固体颗粒透入轴和轴承的滑动表面之间而取得的，并不取决于熔融金属的种类。
另外，关于滑动时的圆周速度和在轴径向上的接触压力状态，通过分别在5～50米/分和1～20kg/cm2的范围内改变圆周速度和接触压力，进行了与上述试验相似的滑动试验，关于按照本发明的耐磨性能和摩擦特性，取得了相同的效果。
另外，轴承座的材料并不局限于在上述实施例中使用的不锈钢SUS316，而是可以使用任何材料，只要可以提供对轴承浸入的熔融金属的耐腐蚀性和作为轴承座材料所必需的强度和韧性即可。
另外，轴的结构及其材料并不局限于上述所述的结构和材料，即，SUS316的轴装配在SIALON陶瓷轴套中，而是可以使用任何材料，只要可以提供对于轴承浸入的熔融金属的耐腐蚀性和作为轴材料所必需的足够强度和韧性即可。
实施例5
如图5所示，本实施例的浸入熔融金属的滑动轴承(类型5)包括一轴承座52，滑垫51。一个固体颗粒收集部分54和一个支承件55。类型5的轴承与类型3的轴承在结构和尺寸上相似，不同之处在于，本实施例的轴承覆盖轴53的端面531。
轴53由SIALON陶瓷轴套和装在轴套中的不锈钢SUS316的轴构成，这与实施例1相同。
使用上述的浸入熔融金属的滑动轴承和轴22，在与实施例1相同的条件下，以相同的方式，使用浸入熔融金属的轴承的模拟装置，进行在熔融金属中的滑动试验，以测定磨损量随时间的变化和摩擦系数。
关于磨损量的测量结果表示在图10中。在类型5的轴承中，试验一个月以上之后，磨损量为2mm或2mm以下，
在图11中示出关于摩擦系数的试验结果。在本发明的轴承中，由于固体颗粒透入而产生的摩擦系数的增加或变化很小，摩擦系数总是保持为0.1或更小。
另外，在上述试验中，当用碳纤维或碳毡替换固体颗粒收集部分44的氧化铝纤维时，取得了相同的试验结果。
另外，在本实施例中将纤维织物充填进凹槽作为将所述固体颗粒收集部分压在轴上的方法，但是，也可以使用在凹槽底部设置弹簧，借助弹簧的弹力将纤维织物压在轴上的方法，或者使用在凹槽底部充填热膨胀大的物质以便以适当的接触压力将纤维织物压在轴上的方法，从而得到相同的效果。
另外，在上述试验中，用于滑动表面的固体润滑剂可使用碳材料或h-BN以替代C/C复合材料，从而取得相同的效果。
另外，在上述试验中，使用含有固体颗粒如废渣的600℃的45％的锌和55％的铝或650℃的熔融铝作为熔融金属，取得了同样的效果。本发明的效果是由于防止了固体颗粒透入轴和轴承的滑动表面之间而取得的，并不取决于熔融金属的种类。
另外，关于滑动时的圆周速度和轴径向上的接触压力状态，通过分别在5～50米/分和1～20kg/cm2的范围内改变圆周速度和接触压力，进行了与上述试验相似的滑动试验，关于按照本发明的耐磨性能和磨擦性，取得了相同的效果。
另外，轴承座的材料并不局限于在上述实施例中使用的不锈钢SUS316，而是可以使用任何材料，只要可以提供对轴承浸入的熔融金属的耐腐蚀性和作为轴承座材料所必需的强度和韧性即可。
另外，轴的结构及其材料并不局限于上述所述的结构和材料，即，US316的轴装配在SIALON陶瓷轴套中，而是可以使用任何材料，只要可以提供对于轴承浸入的熔融金属的耐腐蚀性和作为轴材料所必需的足够强度和韧性即可。
对于固体颗粒收集部分和轴的滑动表面之间的间隙，以及防止和除去固体颗粒的效果进行了试验。
在类型1的浸入熔融金属的轴承中，对固体颗粒收集部分和轴的滑动表面之间的间隙变化以取各种值，在每种情况下，通过和实施例1中相同的方式测定在溶融的锌中的磨损率。固体颗粒收集部分和轴的滑动表面之间的间隙和磨损率之间的关系示于图12中，在图12中各特性曲线表示以间隙(mm)作为参数的磨损量和滑动时间之间的关系。
从图12可以看出，当固体颗粒收集部分和轴的滑动表面之间的间隙变为0.5或更大时，在固体颗粒收集部分不能得到防止固体颗粒透入的效果。这是由于在熔融金属中的固体颗粒的直径为大约100μm。从试验结果可以看出，可以取得上述效果的原因不只在于如实施例1所述那样适当的接触压力将固体颗粒收集部分压在轴的滑动表面上，而且在靠近轴的滑动表面上，而且在靠近轴的滑动表面上布置固体颗粒收集部分也可取得上述效果。
另外，类型2—5的轴承可以取得与类型1的轴承相似的效果。
下面对照图9描述按照本发明的连续热浸涂镀装置的一个实施例。
在图9中，连续热浸涂镀装置包括一个盛有涂镀用的熔融金属的涂镀槽92，由于辊轴承97支承的且浸入熔融金属的导辊96，分别由支承辊轴承99支承的一对支承辊98，一对喷气嘴95和喷口94。一条被涂镀的带93通过导辊96，支承辊98进入和离开熔融金属。来自涂镀槽92的带93由喷气嘴95喷出的气流除去多余的金属。
在上述装置中，导辊轴承97使用具有图1—5所示结构的浸入熔融金属的滑动轴承，导辊96使用具有SIALON陶瓷轴套的装在轴套中的不锈钢SUS316的轴的辊。在上述装置中进行轴承试验。为了进行对照也对图6—8所示普通轴承进行试验。
在装置中，使用的导辊轴承97和导辊96与图1～5所示轴承和轴相同的结构和尺寸。滑动试验进行的条件是，熔融金属是470℃的锌，导辊的圆周速度是25米/分，径向接触压力是9kg/cm2。所用的熔融锌的成分是0.1％Fe 0.1％AL，0.1％Pb，其余为Zn。
在图1—5所示的浸入熔融金属的轴承的每种结构中，辊运转顺利。连续运转100天，在轴承和轴承上的辊几乎没有磨损，也没有出现其它问题。
对照例1
在对照例1中使用图6所示浸入熔融金属的轴承(类型6)。这种轴承具有一轴承座62和滑垫61。这种轴承与类型1的轴承的区别在于轴承类型6没有固体颗粒收集部分。其余结构和尺寸相同。
由这种轴承支承的轴与实施例1中的轴相同，即，它具有SIALON陶瓷的轴套和装在轴套中的不锈钢SUS316的轴。
使用熔融金属模拟装置在熔融的锌中进行轴承的轴的滑动试验，以测定磨损随时间的变化，以及摩擦系数。试验的条件和方式与实施例1相同。
磨损量的测量结果示于图10，在类型6的轴承中，在三天左右中的磨损量是5mm或更大。
另外，摩擦系数的测定结果示于图11。在类型6的轴承中，无论是否使用固体润滑剂，由于固体颗粒的咬入，摩擦系数在0.2～0.4的范围内大幅度变化。
另外，在上述试验中，可以使用碳材料或h-BN作为滑动表面的固体润滑剂以替代C/C复合材料，从而取得相同的效果。
另外，在上述试验中，使用含有固体颗粒如废渣的600℃的45％的锌和55％的铝或650℃的熔融铝作为熔融金属，取得了同样的效果。
另外，关于滑动时的圆周速度和在轴径向上的接触压力状态，通过分析在5～50米/分和1～20kg/cm2的范围内改变圆周速度和接触压力，进行了与上述试验相似的滑动试验，在本对照例取得了相同的效果。
对照例2
对照例2使用图7所示浸入熔融金属的滑动轴承(类型7)。这种轴承包括一个轴承座72和滑垫71。轴承座72是由不锈钢SUS316制成的，每个滑垫71是由C/C复合材料制成的。滑垫的材料的纤维尺寸和定向与图1中所示的相同。
由轴承支承的轴与实施例1中的轴相同，即，它是由SIALON陶瓷的轴套和装配在轴套中的不锈钢SUS316的轴构成的。
使用熔融金属模拟装置在熔融的锌中进行轴承和轴的滑动试验，以测定磨损随时间的变化，以及摩擦系数。试验的条件和方式与实施例1相同。
磨损量的测定结果示于图10。在类型7的轴承中，在五天左右中的磨损量是5mm或更大。
另外，摩擦系数的测定结果示于图11。在类型7的轴承中，无论是否使用固体润滑剂，由于固体颗粒的咬入，摩擦系数在0.2～0.35的范围内大幅度变化。
另外，在上述试验中，可以使用碳材料或h-BN作为滑动表面的固体润滑剂以替代C/C复合材料，从而取得相同的效果。
另外，在上述试验中，使用含有固体颗粒如废渣的600℃的45％的锌和55％的铝或650℃的熔融铝作为熔融金属，取得了同样的效果。
另外，关于滑动时的圆周速度和在轴径向上的接触压力状态，通过分析在5～50米/分和1～20kg/cm2的范围内改变圆周速度和接触压力，进行了与上述试验相似的滑动试验，在本对照例取得了相同的效果。
另外，上述结果不取决于轴承座所使用的材料的种类。
对照例3
在对照例3中使用用图8所示的浸入熔融金属的滑动轴承(类型8)。在这种轴承中，C/C复合材料81覆盖轴82的整个圆周。
由轴承支承轴与实施例1中的轴相同，即，它是由SIALON陶瓷的轴套和装配在轴套中的不锈钢SUS316的轴构成的。
使用熔融金属模拟装置在熔融的锌中进行轴承和轴的滑动试验，以测定磨损随时间的变化，以及摩擦系数。试验的条件和方式与实施例1相同。
磨损量的测量结果示于图10，在类型8的轴承中，在头几天时间内磨损量小于类型6和7的轴承。但是，磨损一旦开始，磨损就与和类型6和7之一相同的速度增加，在8天左右的时间内，磨损量达5mm或更多。
另外，摩擦系数的测量结果示于图11。在类型8的轴承中，无论是否使用固体润滑剂，由于固体颗粒的咬入，摩擦系数在0.2～0.35的范围内大幅度变化。
另外，在上述试验中，可以使用碳材料或h-BN作为滑动表面的固体润滑剂以替代C/C复合材料，从而取得相同的效果。
另外，在上述试验中，使用含有固体颗粒如废渣的600℃的45％的锌和55％的铝或650℃的熔融铝作为熔融金属，取得了同样的结果。
另外，关于滑动时的圆周速度和在轴径向上的接触压力状态，通过分别在5～50米/分和1～20kg/cm2的范围内改变圆周速度和接触压力，进行了与上述试验相似的滑动试验，在本对照例中取得了相同的效果。
另外，上述结果并不取决于轴承座所使用的材料和种类。
按照本发明的浸入熔融金属中的滑动轴承可以防止磨损，以及防止由于在轴和轴承的滑动表面之间固体颗粒如金属化合物的咬入引起的加速磨损。
Claims (18)
1.一种浸入熔融金属的滑动轴承，其特征在于设有一固体颗粒收集部分，其用于防止熔融金属中的固体颗粒透入被所述轴承支承的轴和所述轴承的滑动部分之间。
2.一种浸入熔融金属的滑动轴承，其特征在于包括一个可转动地支承一根轴的滑动部分和一个固体颗粒收集部分，其用于防止熔融金属中的固体颗粒透入所述轴和所述滑动部分之间。
3.一种浸入熔融金属的滑动轴承，其特征在于包括一个可转动地支承一根轴的滑动部分和一个固体颗粒收集部分，其用于防止熔融金属中的固体颗粒透入所述轴和所述滑动部分之间，并用于除去透入所述轴和所述滑动部分之间的固体颗粒，所述固体颗粒收集部分与所述轴的滑动表面接触或靠近。
4.一种浸入熔融金属的滑动轴承，其特征在于包括一个可转动地支承一根轴的滑动部分，和一个固体颗粒收集部分，其用于防止熔融金属中的固体颗粒透入所述轴和所述滑动部分之间，且用于除去透入所述轴和所述滑动部分之间的固体颗粒，所述固体颗粒收集部分与所述轴的滑动表面接触或靠近，所述固体颗粒收集部分的与所述轴的滑动表面接触或靠近的部分是由具有纤维组织的材料构成的。
5.一种浸入熔融金属的滑动轴承，其特征在于包括一个可转动地支承一根轴的滑动部分，和一个固体颗粒收集部分，其用于防止熔融金属中的固体颗粒透入所述轴和所述滑动部分之间，且用于除去透入所述轴和所述滑动部分之间的固体颗粒，所述固体颗粒收集部分与所述轴的滑动表面接触或靠近，并在所述轴开始接触所述轴承的滑动表面的一侧布置在靠近所述滑动部分的一个位置上，所述固体颗粒收集部分的与所述轴的滑动表面接触或靠近的部分是由具有纤维组织的材料构成的。
6.一种浸入熔融金属的滑动轴承，其特征在于包括一个可转动地支承一根轴的滑动部分和一个固体颗粒收集部分，其用于防止熔融金属中的固体颗粒透入所述轴和所述滑动部分之间，并用于除去透入所述轴和所述滑动部分之间的固体颗粒，所述滑动部分覆盖所述轴的滑动表面的整个圆周，所述固体颗粒收集部分与所述轴的所述滑动表面接触或靠近，所述固体颗粒收集部分的与所述轴的滑动表面接触或靠近的部分是由具有纤维组织的材料构成的。
7.一种浸入熔融金属的滑动轴承，其特征在于包括一个可转动地支承一根轴的滑动部分和一个固体颗粒收集部分，其用于防止熔融金属中的固体颗粒透入所述轴和所述滑动部分之间，并用于除去透入所述轴和所述滑动部分之间的固体颗粒，所述固体颗粒收集部分覆盖所述轴的滑动部分的整个圆周和所述轴的一个端面，所述固体颗粒收集部分与所述轴的所述滑动部分接触或靠近，所述固体颗粒收集部分的与所述轴的滑动表面接触或靠近的部分是由具有纤维组织的材料构成的。
8.一种浸入熔融金属的滑动轴承，其特征在于包括一个可转动地支承一根轴的滑动部分和一个固体颗粒收集部分，其用于防止熔融金属中的固体颗粒透入所述轴和所述滑动部分之间，并用于除去透入所述轴的所述滑动部分之间的固体颗粒，所述固体颗粒收集部分覆盖所述轴的滑动部分的整个圆周，所述滑动部分从所述轴接受径向力的至少一个部分上设有固体润滑剂，所述固体颗粒收集部分与所述轴的所述滑动部分接触或靠近，所述固体颗粒收集部分的与所述轴的所述滑动表面接触或靠近的部分由具有纤维组织的材料构成。
9.一种浸入溶融金属的滑动轴承，其特征在于包括一个可转动地支承一根轴的滑动部分和一个固体颗粒收集部分，其用于防止熔融金属中的固体颗粒透入所述轴和所述滑动部分之间，并用于除去透入所述轴和所述滑动部分之间的固体颗粒，所述固体颗粒收集部分覆盖所述轴的滑动部分的整个圆周和所述轴的一个端面，所述滑动部分从所述轴接受径向力的至少一个部分上设有固体润滑剂，所述固体颗粒收集部分与所述轴的所述滑动部分接触或靠近，所述固体颗粒收集部分的与所述轴的滑动部分接触或靠近的部分是由具有纤维组织的材料构成的。
10.如权利要求4所述的轴承，其特征在于：所述固体润滑剂是碳和h-BN中的至少一种。
11.如权利要求4所述的轴承，其特征在于所述具有纤维组织的材料是氧化铝纤维、碳纤维和碳毡中的至少一种。
12.如权利要求4所述的轴承，其特征在于所述轴和所述固体颗粒收集部分之间的间隙为0.01～0.1mm。
13.如权利要求4所述的轴承，其特征在于：所述固体颗粒收集部分以一个接触压力压在所述轴上从而使所述轴转动时的摩擦阻力不超过所述轴和所述轴承之间总摩擦阻力的50％。
14.如权利要求4所述的轴承，其特征在于：所述熔融金属的重要元素是锌或铝。
15.一种热浸涂镀装置，其特征在于包括浸入熔融金属的滑动轴承，所述滑动轴承具有一个可转动地支承一根轴的滑动部分和一个固体颗粒收集部分。其用于防止熔融金属中的固体颗粒透入所述轴和所述滑动部分之间，并用于除去透入所述轴和所述滑动部分之间的固体颗粒，所述固体颗粒收集部分与所述轴的滑动表面接触或靠近，所述固体颗粒收集部分与所述轴的所述滑动部分接触或靠近的部分是由具有纤维组织的材料构成的。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于：所述轴和所述固体颗粒收集部分之间的间隙为0.01～0.1mm。
17.如权利要求15所述的装置，其特征在于：所述固体颗粒收集部分以一接触压力压在所述轴上，从而使所述轴转动时的摩擦阻力不超过所述轴的所述轴承之间总摩擦阻力的50％。
18如要利要求15所述的装置，基特征在于：所述熔融金属的主要元素是锌和铝。
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