CN114654640A - 功能梯度多孔含油摩擦材料制备方法 - Google Patents

功能梯度多孔含油摩擦材料制备方法 Download PDF

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Abstract

功能梯度多孔含油摩擦材料制备方法，方法包含：1)、称取一定质量的聚酰亚胺粉料，填入模具中，将模具放在振动平台上振动；2)、将模具放在液压机上，采用双向加压的方式，采用平面压头进行预压制到定容的体积，保压并固定压头；3)、将模具放入烧结炉预烧结；4)、将平面压头取出，换成阶梯压头或曲面压头，在液压机上重新压制到预设体积并固定压头；5)、将模具放入烧结炉进行烧结；6)、脱模，将材料表面的阶梯部分去掉，得到坯料；7)、将坯料放入盛满润滑油的烧杯，烧杯放进真空箱，在气压和温度下浸泡坯料，得到功能梯度多孔含油摩擦材料。本发明提高了功能梯度多孔含油摩擦材料的承载能力和耐磨性。

Description

功能梯度多孔含油摩擦材料制备方法
技术领域
本发明涉及多孔含油摩擦材料制备方法，具体涉及功能梯度多孔含油摩擦材料制备方法，属于含油材料制备领域。
背景技术
多孔聚合物材料具有密度小、自润滑等优点，其内部具有贯通的微米级孔隙，通过真空浸油等方式可将润滑油贮存在微孔中，工作时在离心力和表面张力的作用下释放或吸收润滑油，被广泛用于微油润滑轴承的保持架。在常用的孔隙率范围内，孔隙率与耐磨性是此消彼长的矛盾关系。孔隙率越高，贮油量越大，但孔隙的存在削弱了聚合物的强度，使材料硬度下降，导致其在微油润滑下的耐磨性不足，磨损到一定程度后，随着磨屑的累积和表面粗糙度的增加，微量润滑油的润滑效果减弱，摩擦系数会大幅增加。相反地，孔隙率越低，材料的强度和硬度越高，耐磨性越好，但只能存贮少量润滑油，不能满足长效润滑的需求。
发明内容
本发明是为克服现有技术不足，提供一种功能梯度多孔含油摩擦材料制备方法，以解决目前多孔含油材料高孔隙率和高耐磨性难以同时满足的问题。
功能梯度多孔含油摩擦材料制备方法包含：
1)、称取一定质量的聚酰亚胺粉料，填入模具中，将模具放在振动平台上，振动20-60秒；
2)、将模具放在液压机上，采用双向加压的方式，采用平面压头在50-100MPa的压力下进行预压制到定容的体积，保压10-30min，固定压头；
3)、将模具放入烧结炉，在温度150-200℃下预烧结30min；
4)、将平面压头取出，换成阶梯压头或曲面压头，在液压机上重新压制到预设体积，并固定压头；
5)、将模具放入烧结炉进行烧结，在温度320℃-360℃下烧结30min-180min；
6)、脱模，将材料表面的阶梯去掉，得到坯料；
7)、将坯料放入盛满润滑油的烧杯，烧杯放进真空箱，在10Pa以下的气压和30-100℃温度下浸泡20小时，得到功能梯度多孔含油摩擦材料。
本发明相比现有技术的有益效果是：
本发明的制备方法使的多孔材料兼顾高孔隙率和高耐磨两方面的特性，可根据摩擦副的接触特性和受力情况灵活设计阶梯压头或曲面压头，在不降低含油量的前提下，提高了功能梯度多孔含油摩擦材料的承载能力和耐磨性。
本发明采用阶梯压头或曲面压头使制备出的多孔含油摩擦材料的孔隙率和强度呈现梯度变化，变化趋势通过压头端面的阶梯和曲面进行控制，适应所受到的载荷和形变，主承载区的孔隙率小，材料强度高，耐磨性好，抗变形能力强；次要承载区孔隙率大，材料强度低，含油量高，与均质多孔材料相比，该功能梯度多孔含油摩擦材料的磨损率降低50％以上，摩擦系数降低30％以上。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步地说明：
附图说明
图1为本发明使用的模具示意图；
图2为实施例中第一种上压头和下压头的结构图；
图3为实施例中第二种上压头和下压头的结构图；
图4为实施例中第三种上压头和下压头的结构图；
图5为实施例中第四种上压头和下压头的结构图；
图6为实施例中第五种上压头和下压头的结构图；
图7为实施例中第六种上压头和下压头的结构图。
具体实施方式
本实施方式的功能梯度多孔含油摩擦材料制备方法包含：
1)、称取一定质量的聚酰亚胺模塑粉，填入模具中，将模具放在振动平台上，振动20-60秒；
2)、将模具放在液压机上，采用双向加压的方式，采用平面压头在50-100MPa的压力下进行预压制到定容的体积，保压10-30min，并固定压头；
3)、将模具放入烧结炉，在温度150-200℃下预烧结30min；
4)、将平面压头取出，换成阶梯压头或曲面压头，在阶梯压头或者曲面压头表面喷涂脱模剂，在液压机上重新压制到预设体积，并固定压头；
5)、将模具放入烧结炉进行烧结，在温度320℃-360℃下烧结30min-180min；
6)、脱模，将材料表面的阶梯部分去掉，得到坯料；
7)、将坯料放入盛满润滑油的烧杯，烧杯放进真空箱，在10Pa以下的气压和30-100℃温度下浸泡坯料20小时，得到功能梯度多孔含油摩擦材料。
本实施方式采用平面压头在50-100MPa下压制聚酰亚胺模粉料，保压时间10-30min，并在温度150-200℃预烧结30min，然后换阶梯压头或曲面压头，用于调控不同位置材料的孔隙率，然后在320-360℃温度下烧结30-180min。该实施方式的有益效果是使多孔材料兼顾高孔隙率和高耐磨两方面的特性，可根据摩擦副的接触特性和受力情况灵活设计阶梯压头或曲面压头，在不降低含油量的前提下，提高多孔功能梯度含油摩擦材料的承载能力和耐磨性。
可选地，所述的聚酰亚胺为均苯型、醚酐型、酮酐型的一种或几种的组合。
进一步地，为了提高成形效果，预压制到定容的体积前，先保压5-10min后卸压，再将模具压制到定容的体积，保压10-30min。如此设置，避免材料出现缺陷。
可选地，在温度175℃预烧结30min，以实现材料的初步定型。在温度320℃-360℃下烧结45min-120min。经过该工艺条件下的烧结成型，能使颗粒间充分结合以提高其强度，提高材料的性能，提高多孔功能梯度含油摩擦材料的承载能力和耐磨性。
所述的模具如图1所示，主要由上端盖1、上压头2、套筒3、下压头4、下端盖5和螺栓6组成，上端盖1和下端盖5分别通过螺钉安装在套筒3上下端面上，上压头2和下压头4分别滑动设置在套筒3的上下端，并穿过上端盖1和下端盖5，上压头2和下压头4预压制时采用平面压头(与材料接触部位为平面部)，二次压制时采用阶梯压头或曲面压头(与材料接触部位为阶梯部或曲面部)，以用于调控不同位置材料的孔隙率。
所述的上压头2和下压头4可以有如图2和图7所示的形式。使用是上压头2和下压头4与材料接触部位为相同外形结构。以下提到的上下压头的形状均为整体形状。
图2所示是上压头2和下压头4均为阶梯压头，所述阶梯压头为圆柱形压头，阶梯部为外凸的环形台阶结构。该结构下调控的材料的孔隙率呈现梯度变化，根据摩擦副的接触特性和受载情况进行灵活设计，适应载荷和形变呈一定对称分布的受力工况，提高多孔功能梯度含油摩擦材料的承载能力和耐磨性。
图3所示是上压头2和下压头4均为阶梯压头，所述阶梯压头为圆柱形压头，阶梯部为直台阶结构。该结构下调控的材料的孔隙率呈现梯度变化，根据摩擦副的接触特性和受载情况进行灵活设计，适应所受到的载荷和形变，提高多孔功能梯度含油摩擦材料的承载能力和耐磨性。
图4所示是上压头2和下压头4均为阶梯压头，所述阶梯压头为圆柱形压头，阶梯部为顶部外凸，底部内凹的环形台阶结构。该结构下调控的材料的孔隙率呈现梯度变化，根据摩擦副的接触特性和受载情况进行灵活设计，适应载荷和形变呈一定梯度的受力工况，提高多孔功能梯度含油摩擦材料的承载能力和耐磨性。
图5所示是上压头2和下压头4均为曲面压头，所述曲面压头为圆柱形压头，曲面部为外凸的光滑曲面。该结构下调控的材料的孔隙率也呈现梯度变化，根据摩擦副的接触特性和受载情况进行灵活设计，适应所受到的载荷和形变，提高多孔功能梯度含油摩擦材料的承载能力和耐磨性。
图6所示是上压头2和下压头4均为曲面压头，所述曲面压头为圆柱形压头，曲面部为斜面。该结构下调控的材料的孔隙率也呈现梯度变化，根据摩擦副的接触特性和受载情况进行灵活设计，适应所受到的载荷和形变，提高多孔功能梯度含油摩擦材料的承载能力和耐磨性。
图7所示是上压头2和下压头4均为曲面压头，所述曲面压头为圆柱形压头，曲面部为中部外凸、底部内凹的环形光滑曲面。该结构下调控的材料的孔隙率也呈现梯度变化，根据摩擦副的接触特性和受载情况进行灵活设计，适应所受到的载荷和形变，提高多孔功能梯度含油摩擦材料的承载能力和耐磨性。
本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可以利用上述揭示的结构及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施案例，均仍属本发明技术方案范围。

Claims (10)

1.功能梯度多孔含油摩擦材料制备方法，其特征在于：所述制备方法包含：
1)、称取一定质量的聚酰亚胺粉料，填入模具中，将模具放在振动平台上，振动20-60秒；
2)、将模具放在液压机上，采用双向加压的方式，采用平面压头在50-100MPa的压力下进行预压制到定容的体积，保压10-30min，固定压头；
3)、将模具放入烧结炉，在温度150-200℃下预烧结30min；
4)、将平面压头取出，换成阶梯压头或曲面压头，在液压机上重新压制到预设体积，并固定压头；
5)、将模具放入烧结炉进行烧结，在温度320℃-360℃下烧结30min-180min；
6)、脱模，将材料表面的阶梯部分去掉，得到坯料；
7)、将坯料放入盛满润滑油的烧杯，烧杯放进真空箱，在10Pa以下的气压和30-100℃温度下浸泡坯料20小时，得到功能梯度多孔含油摩擦材料。
2.根据权利要求1所述的功能梯度多孔含油摩擦材料制备方法，其特征在于：所述的聚酰亚胺为均苯型、醚酐型、酮酐型的一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述的功能梯度多孔含油摩擦材料制备方法，其特征在于：预压制到定容的体积前，先保压5-10min后卸压，再将模具压制到定容的体积，保压10-30min。
4.根据权利要求1所述的功能梯度多孔含油摩擦材料制备方法，其特征在于：在温度175℃预烧结30min。
5.根据权利要求1所述的功能梯度多孔含油摩擦材料制备方法，其特征在于：在温度320℃-360℃下烧结45min-120min。
6.根据权利要求1所述的功能梯度多孔含油摩擦材料制备方法，其特征在于：所述阶梯压头为圆柱形压头，阶梯部为外凸的环形台阶结构。
7.根据权利要求1所述的功能梯度多孔含油摩擦材料制备方法，其特征在于：所述阶梯压头为圆柱形压头，阶梯部为直台阶结构。
8.根据权利要求1所述的功能梯度多孔含油摩擦材料制备方法，其特征在于：所述阶梯压头为圆柱形压头，阶梯部为顶部外凸，底部内凹的环形台阶结构。
9.根据权利要求1所述的功能梯度多孔含油摩擦材料制备方法，其特征在于：所述曲面压头为圆柱形压头，曲面部为外凸的光滑曲面。
10.根据权利要求1所述的功能梯度多孔含油摩擦材料制备方法，其特征在于：所述曲面压头为圆柱形压头，曲面部为斜面，或者曲面部为中部外凸、底部内凹的环形光滑曲面。
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