KR900001734B1

KR900001734B1 - Dry bearing

Info

Publication number: KR900001734B1
Application number: KR1019860002987A
Authority: KR
Inventors: 마사히도 후지다; 노보루 오까베
Original assignee: 엔디씨 가부시끼가이샤; 나까지마 다까오
Priority date: 1986-04-17
Filing date: 1986-04-17
Publication date: 1990-03-19
Also published as: KR870010333A

Abstract

A dry bearing comprises a porous sintered layer 94) of metallic particles formed on a steel backing plate (5) and a resin paste layer (7) of a resin paste material comprising a solid lubricant (6) and a polytetrafluoroethylene resin (3). The resin paste material fills the interstices between the metallic particles (4a) of the sintered layer and also covers the surface of the sintered layer. The solid lubricant is dispersed in the resin paste material in a thinly rolled leaf-like or scale-like form in multiple layers spaced apart one above another, and extend substantially parallel to the surface of the sintered layer along curved and plane surfaces of internal metallic particles in the sintered layer.

Description

Dry Bearing

제1도는 종래 드라이베어링이 일부 확대 단면도.1 is a partially enlarged cross-sectional view of a conventional dry bearing.

제2도는 본 발명에 따른 드라이베어링의 일부 확대 단면도.2 is a partially enlarged cross-sectional view of a dry bearing according to the present invention.

제3도는 제2도에서의 드라이베어링을 고속상태와 무거운 하중상태하에서 사용할 경우 베어링표면을 미끄럽게 한 것을 나타낸 드라이베어링의 일부 확대 단면도.3 is a partially enlarged cross-sectional view of the dry bearing showing the slipperiness of the bearing surface when the dry bearing in FIG. 2 is used under high speed and heavy load.

제4도는 제3도와 같은 상태에서 사용하기 시작하여 마모된 후에 베어링표면을 미끄럽게 한 것을 나타낸 드라이베어링의 일부 확대 단면도.4 is an enlarged cross sectional view of a part of a dry bearing showing the sliding of the bearing surface after it has been worn and started to use in the same state as in FIG.

제5도는 본 발명에 따른 제2도의 드라이베어링과 제1도와 같은 종래의 드라이베어링에서 실험시간(시간으로 표시)과 PV 한계값 사이의 관계를 나타낸 그래프로서, 곡선(a)는 본 발명에 따른 드라이베어링의 특성을, 곡선(b)는 종래의 드라이베어링의 특성을 각각 나타낸 실험결과 그래프.5 is a graph showing the relationship between the experimental time (expressed in time) and the PV limit value in the dry bearing of FIG. 2 according to the present invention and a conventional dry bearing such as FIG. Experimental graph showing the characteristics of the dry bearing, curve (b) shows the characteristics of the conventional dry bearing, respectively.

제6도는 본 발명에 따른 드라이베어링과 종래의 드라이베어링에 서운동마찰계수와 표면압력 사이의 관계를 나타낸 그래프로서, 곡선(a)는 본 발명에 다른 드라이베어링의 특성을, 곡선(b)는 종래의 드라이베어링의 특성을 각각 나타낸 실험결과 그래프.6 is a graph showing the relationship between the coefficient of motion friction and the surface pressure in the dry bearing and the conventional dry bearing according to the present invention, curve (a) is a characteristic of the dry bearing according to the present invention, curve (b) Experimental graph showing the characteristics of dry bearings respectively.

제7도는 본 발명에 따른 드라이베어링과 종래의 드라이베어링에서 마모량과 표면압력 사이의 관계를 나타낸 그래프로서, 곡선(a)는 본 발명에 따른 드라이베어링의 특성을, 곡선(b)는 종래의 드라이베어링의 특성을 나타내는 실험결과 그래프.7 is a graph showing the relationship between the wear amount and the surface pressure in the dry bearing according to the present invention and the conventional dry bearing, curve (a) is a characteristic of the dry bearing according to the present invention, curve (b) is a conventional dry bearing Experimental graph showing the characteristics of the bearing.

제8도는 본 발명에 따른 드라이베어링과 종래의 드라이베어링에서 PV값이 3,000kg/㎠.m/min인 상태에서 실험시간에 따른 마모량을 측정한 실험결과 그래프.8 is a graph of the test results of the amount of wear according to the test time in the state of the PV value of 3,000kg / ㎠.m / min in the dry bearing and the conventional dry bearing according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 금속성 납 2 : 윤활층1: metallic lead 2: lubricating layer

3 : PTFE 수지 4 : 다공성 금속소결층3: PTFE resin 4: Porous metal sintered layer

4a : 금속성미립자 5 : 강철판4a: metallic particulate 5: steel sheet

6 : 고체윤활제 7 : 수지층6: solid lubricant 7: resin layer

7a : 수지의 표면층 7b : 수지의 함침층7a: surface layer of resin 7b: impregnated layer of resin

본 발명은 고속상태와 무거운 하중에서도 잘 견딜 수 있도록 되어진 드라이베어링(Dry bearing) 에 관한 것이다.The present invention relates to a dry bearing that can withstand high speeds and heavy loads.

종래에 일본 특허 공고 소39-16950호에는 윤활제가 유리되어 존재하지 않는 베어링 또는 드라이베어링이 제안되어 있는 바, 이와 같은 드라이베어링은 강철판위에 구리나 구리합금분말을 코우팅하여 형성시킨 다공성 금속소결(燒結)층과 그 소결층의 기공내에 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수지 및 산화납을 함침(impregnation)시켜서 되어진 것으로서, 예컨대 제1도와 같이 강철판(5)위에 형성시킨 다공성 금속소결층(4)과 PTFE 수지(3)를 함침시킨 부위로 되어 있고, 그 수지내 금속성 납(1)과 같은 고체윤활제가 분쇄상으로나 덩어리형태로 퍼져있는 구조로 되어 있다.Conventionally, Japanese Patent Publication No. 39-16950 proposes a bearing or dry bearing in which a lubricant is free and does not exist. Such dry bearing is formed by coating a copper or copper alloy powder on a steel sheet. I) Impregnation of polytetrafluoroethylene (PTFE) resin and lead oxide in the pores of the layer and the sintered layer thereof, for example, a porous metal sintering layer 4 formed on the steel sheet 5 as shown in FIG. And the PTFE resin 3 are impregnated, and the solid lubricant such as the metallic lead 1 in the resin is pulverized or dispersed in a lump form.

이러한 베어링의 윤활특성은 PTFE 수지에 의해 증진되며 분말이나 덩어리상태의 금속성 납(1)에 의해 더욱 증진되게 되어, 다른 드라이베어링에 비해 매우 우수한 윤활특성을 갖게는 되지만 기껏해야 PV 값이 1,000-1,500kg/㎠.m/min 정도인 하중을 견딜 수 있는 정도로 개발되어 있어서 그 이상의 하중에는 견뎌낼 수가 없었다. 한편, 자동차 특히 앞으로 생산될 자동차에 있어서, 그 크기와 무게는 감소되고 속도는 증진되도록 하는 추세에 있기 때문에 고속에서도 잘 견디고, PV 값이 1,500kg/㎠.m/min 이상인 무거운 하중에도 견딜 수 있는 드라이베어링의 개발이 시급한 실정이다.The lubrication properties of these bearings are enhanced by PTFE resin and further enhanced by metallic lead (1) in powder or agglomerate state, which gives very good lubrication properties compared to other dry bearings, but at best the PV value is 1,000-1,500. It was developed to withstand a load of about kg / cm 2 .m / min, and thus could not withstand more loads. On the other hand, in automobiles to be produced in the future, the size and weight are reduced and the speed is increased, so it can withstand high speeds and can withstand heavy loads with a PV value of more than 1,500 kg / cm 2 / m / min. The development of dry bearings is urgent.

일본 특허 공고 소39-16950과 제1도에서와 같은 종래의 드라이베어링은 상기와 같이 저속과 비교적 가벼운 하중에서는 사용할 수 있지만, 고속과 무거운 하중에서는 견디지 못하여 조업을 중단시킬 수도 있는 것이다.Conventional dry bearings, such as those in Japanese Patent Publication No. 39-16950 and Figure 1, can be used at low speeds and relatively light loads as described above, but they cannot withstand high speeds and heavy loads and may stop operation.

제1도에서와 같은 드라이베어링에서 PTFE 수지(3)안에 고체윤활제로서 분포되어 있는 금속성 납(1)은 균일하게 분산되어 있지 않고 분쇄상이나 덩어리상태로 분산되어 있으며 그 융점도 327℃로 낮기 때문에 표면속도와 표면압력이 큰, 즉 PV 값이 1,500kg/㎠.m/min 이상인 무거운 하중의 작동상태하에서는 샤프트 지지면이나 마찰면의 압력과 온도가 금속성 납(1)을 녹여 없앨 정도로 증가하게 된다.In the dry bearing as shown in FIG. 1, metallic lead (1), which is distributed as a solid lubricant in PTFE resin (3), is not uniformly dispersed but dispersed in a pulverized phase or agglomerate, and its melting point is low at 327 ° C. Under conditions of heavy loads with large speeds and surface pressures, ie PV values greater than 1,500 kg / cm 2 / m / min, the pressure and temperature of the shaft support or friction surfaces will increase to the extent that the metallic lead 1 is melted away.

특히 PV 값이 3,000kg/㎠.m/min 정도로 커지면 결코 견뎌낼 수가 없게 될 뿐만 아니라, 금속의 분포가 균일하지 않기 때문에 융해에 따른 금속의 손실도 균일하게 일어나지 않으며 심지어 PV 값이 1,500kg/㎠.m/min 인 상태에서는 국소적으로 금속성 납(1)이 유리되어 존재하지 않게 되는 표면부위도 형성하게 되어, 상기와 같은 하중을 충분히 균일하게 견뎌낼 수 없으므로 국소적으로 마모되게 된다.In particular, when PV value is increased to about 3,000kg / ㎠.m / min, not only can it endure it, but also because metal distribution is not uniform, loss of metal due to melting does not occur uniformly and even PV value is 1,500kg / ㎠ In the state of .m / min, the surface area where the metallic lead 1 is freed and is not present locally is also formed, and thus it is locally worn because it cannot withstand such loads sufficiently uniformly.

본 발명자들은 PV값이 1,500kg/㎠.m/min 이상인 작동상태에서 고속과 무거운 하중에서도 잘 견뎌낼 수 있는 구조로 된 드라이베어링에 대해 계속 연구한 결과 고체윤활제를 물고기 비늘처럼 얇고 성긴형태로 수지안에 적당하게 분포시켜야 한다는 것을 발견하게 되었다.The inventors have continued to study dry bearings, which have a structure that can withstand high speeds and heavy loads under operating conditions with a PV value of more than 1,500 kg / cm 2 .m / min. It was found that it should be properly distributed inside.

이때 고체윤활제는 마찰면위에서 분쇄되어 미끄럽게 하는 윤활면을 형성하게 되므로, 심지어 융해 때문에 발생되는 손실이 그 표면위에서 상당히 일어날지라도, 보충의 고체윤활제가 그 손실을 보충하기 위해 수지내부로부터 계속 공급되어지게 되어 그 베어링을 사용하는 동안은 마찰면위에 늘 고체윤활제가 존재하게 된다.The solid lubricant is then pulverized on the friction surface to form a slippery lubricating surface, so even if the loss caused by melting is significant on the surface, the supplementary solid lubricant is continuously supplied from inside the resin to compensate for the loss. As long as the bearing is in use, there is always a solid lubricant on the friction surface.

다시말해, 고체윤활제의 손실이 온도 및 하중의 증가로 인해 커지게 될 때 이에 대응하는 고체윤활제가 계속 수지내부로부터 공급되므로 충분히 윤활특성을 유지하게 된다. 뿐만 아니라 손실된 고체윤활제가 지지하는 엔진 샤프트 등에 부착되게 되므로 더욱 윤활특성이 증진되게 된다.In other words, when the loss of the solid lubricant increases due to the increase in temperature and load, the corresponding solid lubricant is continuously supplied from the inside of the resin, thereby maintaining sufficient lubrication characteristics. In addition, since the lost solid lubricant is attached to the supporting engine shaft, etc., the lubrication property is further enhanced.

본 발명에서 고체윤활제로는 산화납과 납, 흑연, 황화몰리브렌같은 금속황화물과 금속간 화합물, 금속, 금속산화물, 금속불화물, 질화붕소, 불화흑연 및 탄소섬유 등의 일반적으로 적용되는 다른 물질 등을 사용할 수 있으며 종래와 같이 분쇄상이나 덩어리상태가 아니라 얇고 성긴 형태의 나뭇잎모양이나 비늘모양으로 되어 있다.In the present invention, as the solid lubricant, metal sulfides such as lead oxide and lead, graphite, molybdenum sulfide and intermetallic compounds, metals, metal oxides, metal fluorides, boron nitride, graphite fluoride and other materials generally applied such as carbon fibers, etc. It can be used and not as a pulverized or lumped state as in the conventional thin, sparse leaves or scales.

또한, 이것은 다공성 금속소결층의 갈리진 틈에 존재하는 수지안에 분산되는데 나뭇잎형태나 비늘형태로 분산되어 있으며 서로 간격을 두고 형성된 다층의 줄무늬로 되어 있다.In addition, it is dispersed in the resin present in the cracks of the porous metal sintered layer, which is dispersed in the form of leaves or scales, and has a plurality of stripes formed at intervals from each other.

다시말해 본 발명에 따른 드라이베어링은 강철판위에 코우팅된 다공성 금속소결층의 금속성미립자를 따라 형성된 갈라진 틈을 채우기 위해 고체윤활제와 폴리테트라플루오로에틸렌수지로 된 일종의 수지혼합 반죽층이 형성되며 나뭇잎이나 비늘모양의 얇고 성긴 형태로서 그 수지층안에 분산되어져 있는 고체윤활제가 소결층을 덮고 있는 바, 이 고체윤활제는 서로 간격을 두고 형성된 다층의 줄무늬로 되어 있으며, 소결층의 내부에 있는 금속성미립자의 굴곡면이나 평면 뿐 아니라 소결층의 면과도 실질적으로 평행을 이루면서 분산되어 있다.In other words, the dry bearing according to the present invention forms a resin mixture dough layer made of a solid lubricant and a polytetrafluoroethylene resin to fill the crack formed along the metallic fine particles of the porous metal sintered layer coated on the steel sheet, The thin, sparse, scaly shape of the solid lubricant dispersed in the resin layer covers the sintering layer. The solid lubricant is a multi-layered stripe formed at intervals from each other, and the bending of the metallic fine particles inside the sintering layer. It is dispersed while being substantially parallel to the plane of the sintered layer as well as the plane or plane.

고체윤활제가 나뭇잎이나 비늘형태와 같이 얇고 성긴형태로 제공된다면, 마찰면은 PV 값이 1,500kg/㎠.m/min 이상인 상태에서 작동하는 고속 및 무거운 하중상태하에서도 충분히 그 윤활특성을 유지할 수 있게 되어 이러한 윤활특성으로 말미암아 기계가 멈추지 않게 할 수 있다.If the solid lubricant is provided in thin and coarse form, such as in the form of leaves or scales, the friction surface can maintain its lubricating properties sufficiently even under high speed and heavy loads operating at PV values above 1,500 kg / cm2.m / min. This lubrication characteristic prevents the machine from stopping.

또한, 고체윤활제가 서로 간격을 두고 형성된 다층의 줄무늬로 분산되어 있고, 다공성 금속소결층의 금속성미립자의 굴곡면이나 평면과 실제적으로 평행하게 계속 분포되므로, 마찰시 고체윤활제가 계속 공급되게 되어 온도나 하중이 커짐에 따라 고체윤활제의 손실도 증가하게 되며 이에 따라 항상 일정한 윤활특성을 유지하게 된다.In addition, since the solid lubricant is dispersed in a multi-layered stripes formed at intervals from each other, and distributed continuously parallel to the curved surface or plane of the metallic fine particles of the porous metal sintered layer, the solid lubricant is continuously supplied during friction. As the load increases, the loss of the solid lubricant also increases, thereby maintaining a constant lubrication characteristic.

이하 본 발명을 예시한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, described in detail with reference to the drawings illustrating the present invention.

제2도에서 강철판(5)위에 다공성 금속소결층(4)이 형성되는데 이는 구리나 구리합금분말을 소결시킴으로써 형성된다. 이 소결층(4)을 PTFE 수지에 함침시켜 함침층(7b)을 형성시키게 되며 이 PTFE 수지로 소결층(4)을 덮는 표면층(7a)을 형성시켜 함침층(7b)과 함께 수지층(7)을 이루게 된다.In FIG. 2, a porous metal sintering layer 4 is formed on the steel sheet 5, which is formed by sintering copper or copper alloy powder. The sintered layer 4 is impregnated with a PTFE resin to form an impregnated layer 7b. The PTFE layer forms a surface layer 7a covering the sintered layer 4 and the resin layer 7 together with the impregnated layer 7b. ) Is achieved.

다시말해 수지층(7)의 표면층(7a)은 소결층(4)의 표면을 덮는 반면, 함침층 (7b)은 소결층(4)의 금속성미립자(4a)에 의해 이루어지는 갈라진 틈을 채우고 표면층 (7a)과 함침층(7b)이 함께 완전체로 되어 이와 같은 구조의 수지층(7)안에 고체윤활제(6)가 분산되게 된다.In other words, the surface layer 7a of the resin layer 7 covers the surface of the sintered layer 4, while the impregnated layer 7b fills the crack formed by the metallic fine particles 4a of the sintered layer 4 and the surface layer ( 7a) and the impregnation layer 7b together become a complete body so that the solid lubricant 6 is dispersed in the resin layer 7 having such a structure.

종래의 고체윤활제와는 달리 본 발명에 따른 고체윤활제(6)는 입자나 덩어리형태로 납을 분쇄시켜서 된게 아니라 나뭇잎이나 바늘형태의 얇고 성긴 형태를 하고 있다.Unlike conventional solid lubricants, the solid lubricant 6 according to the present invention is not made by grinding lead in the form of particles or lumps, but has a thin and coarse form in the form of leaves or needles.

즉, 어떤 적당한 크기의 얇고 성긴형태, 특히 물고기의 비늘과 같은 모양을 하게 되는바, 이러한 고체윤활제(6)의 형태는 분쇄된 고체윤활제를 얇고 성기게 로울링 (Rolling)시킴으로써 쉽게 얻어질 수 있고 연속해서 소결층(4)의 금속성미립자(4a)의 굴곡면이나 평면에 실질적으로 평행이게 분산시키므로써 얻어질 수 있다.That is, the thin and coarse form of any suitable size, in particular the shape of a fish scale, such a form of the solid lubricant 6 can be easily obtained by thinly and coarsely rolled the pulverized solid lubricant It can be obtained by disperse | distributing substantially parallel to the curved surface or plane of the metallic fine particle 4a of the sintering layer 4 continuously.

다시말해 비늘모양의 고체윤활제(6)는 전체적으로는 제2도에서와 같이 각 금속성미립자(4a)에 대해 서로 간격을 두고 형성된 다층의 줄무늬형태로 존재하게 되는 것이다. 또한, 수지층(7)의 표면층(7a)과 함침층(7b)에 들어 있는 비늘모양의 고체윤활제(6)는 종래와 같이 어떤 방향성이 있는 것은 아니나 고정된 방향으로 분산되게 되며 이것은 실질적으로 각 금속성미립자(4a)의 굴곡면이나 평면에 평행하게 분산되게 된다.In other words, the scale-like solid lubricant 6 is generally present in the form of a multi-layered stripe formed at intervals from each other for the metallic particulates 4a as shown in FIG. In addition, the scale-like solid lubricant 6 contained in the surface layer 7a and the impregnation layer 7b of the resin layer 7 is dispersed in a fixed direction, although there is no directionality as in the prior art, which is substantially each It is distributed parallel to the curved surface or plane of the metallic fine particles 4a.

이상과 같은 구조에서 비늘이나 나뭇잎모양의 얇고 성긴 상태의 고체윤활제(6)는 샤프트 등의 마찰면과 반대면 사이에 작용하는 표면압력에 의해 사용초기에 잘 분쇄되어 얇고 성긴 상태의 윤활층(2)을 형성하게 되며, 심지어 고체윤활제가 융해되어도 이와 같은 현상은 일어나게 된다.In the above structure, the thin and sparse solid lubricant 6 in the form of scales or leaves is pulverized well at the beginning of use by the surface pressure acting between the friction surface such as the shaft and the like, and the thin and sparse lubrication layer 2 ) And even if the solid lubricant melts, this happens.

마모과정에서 소결층(4)은 결국 베어링표면처럼 부분적으로 노출될 수 있는데, 이 경우에 고체윤활제(6)가 계속 일정하게 베어링표면에 공급되게 되어 베어링표면은 항상 고체윤활제(6)의 윤활층(2)으로 덮혀 있으며 우수한 윤활제로서의 역할을 할 수 있게 된다.During the wear process, the sintered layer 4 may eventually be partially exposed like the bearing surface. In this case, the solid lubricant 6 is constantly supplied to the bearing surface so that the bearing surface is always a lubricating layer of the solid lubricant 6. It is covered with (2) and can serve as an excellent lubricant.

제2도의 드라이베어링을 사용시 그 초기에는 제3도와 같은 상태로 나타낼 수 있는데, 표면층(7a)안에 존재하는 고체윤활제(6)는 나뭇잎이나 비늘모양으로 분산되어 있고 강철판(5)위에 형성시킨 소결층(4)의 금속성미립자(4a)의 표면과 실질적으로 평형하게 형성된 다층의 줄무늬형태로 분산될 수 있다. 그리고 대응부재에 의해서 베어링표면에 적용되게 되는 압력에 의해 표면층(7a), 특히 윤활표면 가까이 에있는 고체윤활제(6)가 표면에 작용하는 전단력(剪斷力)으로 즉시 분산되게 되며 잘게 분쇄된 직경 1㎛ 이하의 고체윤활제(6)는 표면위에 모여 균일한 두께의 윤활층(2)을 형성하게 된다.When the dry bearing of FIG. 2 is used, it may be initially shown in FIG. 3, where the solid lubricant 6 present in the surface layer 7a is dispersed in the form of leaves or scales and formed on the steel sheet 5. It may be dispersed in the form of a multi-layered stripe formed substantially in parallel with the surface of the metallic fine particles 4a of (4). The pressure applied to the bearing surface by the corresponding member causes the surface layer 7a, in particular the solid lubricant 6 near the lubrication surface, to be immediately dispersed by the shear force acting on the surface and the finely ground diameter. The solid lubricant 6 of 1 μm or less gathers on the surface to form a lubricating layer 2 of uniform thickness.

다시 말해, 얇고 성기게 로울링시켜 형성된 고체윤활제(6)는 거기에 가한 표면압력에 의해 즉시 분쇄되어 윤활제표면으로써 역할을 하는데 있어서 중요한 역할을 하게 한다.In other words, the thin and coarse rolled solid lubricant 6 is immediately crushed by the surface pressure applied thereto and plays an important role in serving as a lubricant surface.

또한 잘 분쇄된 고체윤활제(6)와 수지층(7)의 표면층(7a) 일부가 샤프트같은 대응부재에 응고되면서 부착되어 미끄럽게 하는 특성을 유지하게 한다.In addition, the finely pulverized solid lubricant 6 and a part of the surface layer 7a of the resin layer 7 adhere to a corresponding member such as a shaft to maintain a slippery property.

마모가 진행됨에 따라 표면층(7a)은 결국 사라지고 소결층(4)의 윗부분, 즉 금속성미립자(4a)가 제4도에서와 같이 함침층(7b)이 노출되면서 노출되게 되며 이러한 상태에서 소결층(4)의 갈라진 틈에 분산되어 있는 고체윤활제(6)는 금속성미립자(4a)의 표면과 실질적으로 평행하게 분산되어 있는 얇고 성긴 다층의 줄무늬를 이루며 표면압력에 의해 잘게 분쇄되게 된다. 결국 이러한 마모과정에 따라 노출된 금속성미립자 (4a)의 윗부분에 고체윤활제(6)가 모여서 얇게 윤활층(2)을 형성하게 된다.As the wear progresses, the surface layer 7a eventually disappears, and the upper portion of the sintered layer 4, that is, the metallic particulate 4a is exposed as the impregnated layer 7b is exposed as shown in FIG. The solid lubricant 6 dispersed in the crack of 4) forms a thin, sparse multilayer of stripes that are substantially parallel to the surface of the metallic fine particles 4a, and is finely crushed by the surface pressure. As a result, the solid lubricant 6 is gathered on the upper portion of the metallic fine particles 4a exposed by the wear process to form a thin lubrication layer 2.

따라서, 심지어 마모가 계속 진행되어도 만족스러운 윤활특성을 유지할 수 있게 된다.Therefore, even if the wear continues, satisfactory lubrication characteristics can be maintained.

이상과 같은 구조의 드라이베어링은 다음과 같은 방법에 의해 제조된다.The dry bearing of the above structure is manufactured by the following method.

우선, 산화납 등을 통상의 방법으로 분쇄시켜 종래와 같은 입자나 덩어리형태의 고체윤활제를 형성시킨다.First, lead oxide or the like is pulverized in a conventional manner to form a solid lubricant in the form of particles or agglomerates as in the prior art.

그 다음에, 이러한 형태의 고체윤활제를 비늘모양으로 얇고 성기에 만드는데, 이때 고체윤활제는 그것이 얇고 성기게 되도록 하는 범위내에서는 방향에 상관없이 얇고 성기게 할 수 있다.This type of solid lubricant is then scaled thin and penile, wherein the solid lubricant can be thin and coarse in any direction within the range that allows it to be thin and coarse.

또한, 고체윤활제의 초기물질로써 산화납 대신에 금속성 납을 사용할 수 있는데 금속성 납을 분쇄시킨 다음 얇고 성기게 했을 때 그 비늘모양의 금속성 납의 표면이 차라리 활성적이므로 금속성 납의 표면이 수지층을 형성하게 될 때 산화되어 산화납을 형성할 수 있게 된다.In addition, metallic lead may be used instead of lead oxide as an initial material of the solid lubricant. When the metallic lead is pulverized and thin and coarse, the surface of the metallic lead in scale is rather active, so that the surface of the metallic lead forms a resin layer. It is then oxidized to form lead oxide.

그 다음에 비늘모양의 윤활제가 따로 준비된 PTFE 수지 분산액에 첨가되고 반죽이 되도록 혼합되는데 고체윤활제를 유기용매를 첨가시키면서 분산액을 첨가시키고 고체윤활제가 PTFE 수지안에 균일하게 분산되도록 균일하게 교반시키면서 반죽을 형성시킨다. 반면에 표면의 청동입자는 실질적으로 균일하게 약 300㎛ 두께로 강철조각위에 분무시켜 이 상태에서 소결시켜 강철조각위에 다공성 금속소결층을 형성시킨다.Next, a scaled lubricant is added to the separately prepared PTFE resin dispersion and mixed to form a dough. The dough is formed by adding the dispersion with the addition of the organic solvent and uniformly stirring the solid lubricant to be uniformly dispersed in the PTFE resin. Let's do it. On the other hand, the bronze particles on the surface are sprayed onto the steel pieces substantially uniformly about 300 μm thick and sintered in this state to form a porous metal sintered layer on the steel pieces.

이상과 같은 반죽을 코우팅로울러로 얇고 성기게 로울링시켜 다공성의 금속소결층위에 도포시키고 이때 코우팅로룰러의 압력은 고체윤활제가 소결층의 금속성입자의 굴곡면이나 평면과 실질적으로 평행이게 분산된 다층의 줄무늬로 분산되도록 조절된다.The above dough is rolled thinly and coarsely with a coating roller to apply it on the porous metal sintered layer. At this time, the pressure of the coating roller is dispersed so that the solid lubricant is substantially parallel to the curved surface or plane of the metallic particles of the sintered layer. It is adjusted to be dispersed in a multi-layered stripes.

그 다음에 350℃ 이상의 온도에서 굽는데, 이때 굽는 온도는 360 내지 390℃의 온도 범위인 경우가 가장 좋다.It is then baked at a temperature of 350 ° C. or higher, where the baking temperature is best in the temperature range of 360 to 390 ° C.

또한 산화납을 고체윤활제로 사용하는 것이 좋은데 금속성 납과는 달리 산화납은 m.p 가 매우 높아 고속과 무거운 하중에서 작동시킬 때도 매우 적당하다.It is also recommended to use lead oxide as a solid lubricant. Unlike metallic lead, lead oxide has a very high m.p. It is also suitable for operation at high speeds and heavy loads.

이하 본 발명을 실시예에 의거 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

질량비로 60 내지 62% 고체농도의 PTFE 수지 분산액을 평균입자크기가 0.2-0.4㎛인 PTFE 수지를 분산시켜서 제조한다.A PTFE resin dispersion having a solid concentration of 60 to 62% by mass is prepared by dispersing a PTFE resin having an average particle size of 0.2-0.4 μm.

한편 산화납은 평균입자크기가 약 30㎛인 분말로 분쇄시키고 그 분말을 로울러로 로울링시켜 10㎛이하 두께의 비늘모양의 산화납른 얻게 된다.On the other hand, lead oxide is pulverized into a powder having an average particle size of about 30 μm, and the powder is rolled with a roller to obtain scaled lead oxide having a thickness of 10 μm or less.

중량비로 100부인 비늘모양의 산화납에 중량비로 100부인 PTFE 수지 분산액과 중량비로 30부인 톨루엔이나 크실렌 같은 유기용매를 첨가시킨 다음, 그 화합물을 균일하게 교반시켜 반죽을 형성시킨다. 이때 PTFE 수지입자는 반죽을 형성시키기 위해 이것에 가했던 전단력으로 인해 계속 섬유상을 이루게 되고 PTFE 수지입자와 비늘모양의 산화납은 서로 뒤엉키게 된다.To 100 parts by weight of scale lead oxide, a PTFE resin dispersion of 100 parts by weight and an organic solvent such as toluene or xylene in parts by weight are added, and then the compound is uniformly stirred to form a dough. At this time, the PTFE resin particles continue to form a fiber due to the shear force applied to them to form the dough, and the PTFE resin particles and the scaled lead oxide are entangled with each other.

또한, 실질적으로 구형인 청동입자를 강철조각위에 300㎛ 두께로 균일하게 분무시켜 이 상태에서 소결시켜 강철판위에 다공성 금속소결층을 형성시킨다.In addition, the substantially spherical bronze particles are uniformly sprayed onto the steel piece with a thickness of 300 μm and sintered in this state to form a porous metal sintered layer on the steel plate.

그리고 상기 반죽을 소결층위에 코우팅시키고 코우킹로울러를 이용하여 얇고 성기게 한 다음, 370℃의 온도에서 굽는다.The dough is then coated on the sintered layer, thin and coarse using a caulking roller, and then baked at a temperature of 370 ° C.

이상과 같이 하여 얻어진 드라이베어링은 제2도에서와 같이 소결층(4)의 금속성미립자(4a)의 굴곡면이나 평면에 실질적으로 평행하게 형성된 다층의 줄무늬형태로서 고체윤활제(6)로서 얇고 성기게 로울링된 산화납이 포함되어 있는 단면구조를 갖게 된다.The dry bearing obtained as described above is a multi-layered stripe formed substantially parallel to the curved surface or plane of the metallic fine particles 4a of the sintered layer 4 as shown in FIG. It has a cross-sectional structure containing a rolled lead oxide.

또다른 드라이베어링은 덩어리형태의 금속성 납이 산화납 대신에 사용된 것을 제외하고는 이상에서 설명했던 바대로 역시 제조되어 분쇄되며 얇고 성기게 로울링되어 비늘모양의 금속성 납을 이루게 된다. 이와 같은 드라이베어링에서는 이를 구울 때 산화납으로 전환되는 비늘모양의 금속성 납과 유사한 구조를 하고 있는 반면, 분쇄시킨 다음 얇고 성기게 되도록 로울링시키지 않은 금속성 납은 분산액과 혼합되고 이 금속성 납은 굽는 동안 산화되지 않고 그대로 남아 있게 된다.Another dry bearing is also manufactured and pulverized as described above, except that lumped metallic lead is used in place of lead oxide, which is thin and coarsely rolled to form scaled metallic lead. Such dry bearings have a structure similar to the scaly metallic lead that is converted to lead oxide when baked, while metallic lead, which is not pulverized and then rolled thin and coarse, is mixed with the dispersion and the metallic lead is baked during baking. It does not oxidize and remains intact.

이상과 같은 비늘모양의 산화납으로 된 2개의 드라이베어링의 한계 PV 값을 Suzuki, Matsubara 형의 마모테스터를 사용하여 측정해서 제5도의 곡선(a)와 같은 결과를 얻었으며, 제5도의 곡선(b)는 제1도와 같은 구조의 금속성 납(1)이 분산되어 형성된 드라이베어링의 특성을 표시하고 있는 바, 본 발명에 따른 베어링재가 종래의 베어링재보다 고속과 무거운 하중에서 작동될 때 더 잘 견딜 수 있다. 또한 제4도와 관련지어 대응부재에 대해 S45C 물질을 사용하여 100kg/cm 이하의 압력하에서 30m/min 이상의 표면속도에서 윤활제 없이 실험을 하였다. 제5도에서 세로축은 실험시간을 시간으로 취하고 가로축은 PV 값을 kg/㎠.m/min 로 취했다.The above-mentioned limit PV values of two dry bearings of scale-shaped lead oxide were measured using a wear tester of Suzuki and Matsubara type, and the result as shown in the curve (a) of FIG. 5 was obtained. b) shows the characteristics of the dry bearing formed by dispersing the metallic lead 1 having the structure as shown in FIG. 1, and the bearing member according to the present invention is better withstand when operating at high speed and heavy load than the conventional bearing member. Can be. In addition, in connection with FIG. 4, the corresponding member was tested without lubricant at a surface speed of 30 m / min or more under a pressure of 100 kg / cm or less using S45C material. In Figure 5, the vertical axis took the experiment time as time and the horizontal axis took the PV value in kg / cm 2 .m / min.

또한, 운동마찰계수와 마모량을 윤활제가 존재하지 않는 상태에서 다양한 표면압력을 가하여 대응부재에 대해 측정하였고 그 결과는 제6도 및 제7도와 같다.In addition, the motion friction coefficient and the amount of wear were measured for the corresponding members by applying various surface pressures in the absence of lubricant, and the results are shown in FIGS. 6 and 7.

이 도면에서 곡선(a)는 본 발명에 따른 드라이베어링의 특성을 나타내며 곡선 (b)는 종래의 드라이베어링의 특성을 나타낸다. 이 실험은 대응부재에 S45C 물질을 사용하여 HRC55의 강도와 60분의 실험시간 및 15m/min 의 속도조건하에서 실시하였다.In this figure, curve (a) shows the characteristics of the dry bearing according to the present invention and curve (b) shows the characteristics of the conventional dry bearing. This experiment was carried out under the conditions of strength of HRC55, test time of 60 minutes and speed of 15m / min using S45C material as the counterpart.

제6도와 제7도로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 드라이베어링재는 표면압력이 증가함에 따라 특히 무거운 하중에서 종래 드라이베어링보다 그 기능이 월등한 것으로 나타났다.As can be seen from FIG. 6 and FIG. 7, the dry bearing material according to the present invention has been shown to be superior to the conventional dry bearing, especially at heavy loads, as the surface pressure increases.

제8도는 대응부재에 S45C 물질(HRC55 강도의)을 사용하여 100kg/cm 의 표면압력과 30m/min 의 미끄러짐 속도조건에서, 즉 3,000kg/㎠.m/min 의 PV 값에서 윤활제가 존재하지 않는 상태에서의 또다른 하중 실험결과이다.8 shows the absence of lubricant at the surface pressure of 100 kg / cm and slip speed of 30 m / min, ie at PV value of 3,000 kg / cm2.m / min using S45C material (HRC55 strength) in the corresponding member. This is another test result in the state.

제8도에서 곡선(a)는 본 발명에 따른 드라이베어링재의 특성을, 곡선(b)는 종래의 드라이베어링재의 특성을 나타낸다.In FIG. 8, curve (a) shows the characteristics of the dry bearing material according to the present invention, and curve (b) shows the properties of the conventional dry bearing material.

본 발명에 따른 드라이베어링재는 PV 값에 있어서 종래의 드라이베어링재의 2배에 해당하는 매우 무거운 하중량 즉 1,000-1,500kg/㎠.m/min 에서도 충분히 견뎌낼 수 있어서 상당히 넓은 범위의 작동조건안에서 사용될 수 있다.The dry bearing material according to the present invention can withstand even a very heavy under weight, which is twice the conventional dry bearing material in PV value, that is, 1,000-1,500kg / cm2.m / min, so that it can be used in a wide range of operating conditions. Can be.

Claims

Filled with a porous metal sintered layer formed of a film on the steel plate and the metallic fine particles are bonded to the metal layer by sintering, solid lubricant and polytetrafluoroethylene resin, and filling the crack formed by the metallic fine particles of the porous metal sintered layer. The mixed resin layer is formed to cover the surface of the sintered layer, and the solid lubricant in the mixed resin layer is dispersed in a multi-layered stripe formed at intervals from each other in a thin and sparse form of leaves or scales, and the porous A dry bearing, characterized in that it is dispersed substantially parallel along a curved surface or plane of the surface of the metal sintered layer and the surface of the metallic particles therein.

The dry bearing according to claim 1, wherein the solid lubricant is selected from one or two or more among metal sulfides and intermetallic compounds, metals, metal oxides, metal fluorides, boron nitride and carbon fibers.

The dry bearing of claim 1, wherein the solid lubricant is lead oxide.