TWI580871B - The Method and Structure of Extruded Bearing - Google Patents

Description

擠壓軸承之製法及其結構

本發明係關於一種擠壓軸承之製法及其結構，特別關於一種設置於擠壓機內軸承的製法及結構，該軸承能承受更大的壓力，並具有更為耐磨及延長壽命的特性。

本發明所指的擠壓軸承，係裝設於擠壓機內的軸承，一般用在食材、飼料、生質燃料棒或相關加工的擠壓工作，由於擠壓機本身具有較強的動力驅動主軸進行擠壓的工作，所以擠壓軸承的設計較一般機械的軸承需要更為耐磨及耐壓的特性，才能具有較長的壽命，但是一般擠壓機內軸承的壽命都不長(一般僅有二至三個月的使用壽命)，經常會有磨損的狀況，需要換裝新的軸承，造成維修成本的增加，又由於擠壓機在使用時，因應力的作用，許多零件相互之間有些微的變形，一但換裝新料(軸承)，仍需要許多時間的校正與調整，所以若是能將軸承的耐磨度提高增加其使用的壽命，就能減少維修成本及換裝零件時間的花費。

為了使該軸承更具有耐壓及耐磨的特性，一般機械常使用的方法，最簡單就是使用較耐磨的高硬度材質(例如：鎢鋼)，使得軸承在相互磨轉時，能減少磨損，但是整個軸承都使用了耐磨的鎢鋼材質，除了成本十分昂貴之外，也有耐震及耐衝擊不佳的缺點；所以最好的方式，就 是使用兩種不同的材質，才能使軸承內部可以承受大的壓力，但表面又具有耐磨的特性，為了達到這個要求，一般在歐美的方式，是在軸承的表面用粉末治金燒結的方式，或者用噴塗的方式，覆上一層薄薄的(大約1mm至2mm厚的)鎢鋼耐磨層，使軸承表面具有更為耐磨的特性，但是這種方法製造的耐磨層，由於結構孔隙較大，所以強度不足，在實際的使用上在一般中轉速350-500rpm轉速的場合裡，二個月至三個月就常有脫落或崩壞的情況，並不十分優良；而單純硬焊的方式也並不適合在尺寸精密的軸承上使用，因此，如何將二種材質結合形成耐磨的擠壓軸承，一直是業界苦思不得其解的難題。

本發明之主要目的，在針對上述習用無法將不同材質製成需要耐磨的擠壓軸承，特別研發一種方法能將焊接金屬條滲入內軸套及外軸套內，而使不同材質的構件得以緊密接合，而達到製造出具有耐磨耗、延長軸承壽命目的的擠壓軸承，亦能節省換裝及維修為主要目的。

為使達到上述之目的，本發明案的其中較佳實施例為：擠壓軸承之製法至少包含：(1)分別製造外軸套之套筒及內環，並使套筒及內環在相互套合後留有間隙；(2)分別製造內軸套之外環及軸筒，並使外環及軸筒在相互套合後留有間隙；(3)將內環套入套筒內，在該套筒及內環側邊置有一焊接金屬條；加溫，使熔化後的焊接金屬條，順著套筒及內環間隙滲入形成接合層而將套筒及內環牢固接合；(4)係如(3)之特徵將外環及軸筒牢固接合而形成內軸套；(5)將外軸套及內軸套漸漸冷卻至常溫，並相互套合樞接，而構成一耐磨耗的擠壓軸承。

本發明之另一目的，在製造出一種耐磨耗的擠壓軸承結構，至少包含有：一外軸套，係由一套筒及內環所構成，其中內環係為耐磨耗的金屬材質，並使套筒及內環在相互套合後留有間隙，且該間隙內係由銅滲入而成形一接合層；再設一內軸套，係由一外環及軸筒所構成，其中外環係為耐磨耗的金屬材質，並使外環及軸筒在相互套合後留有間隙，且該間隙內係由銅滲入而成形一接合層；其中由於滲銅的設計將需要耐磨的鎢磨得以鑲設在內側或外側，得到耐磨的效果。

A1‧‧‧步驟

A2‧‧‧步驟

A3‧‧‧步驟

A4‧‧‧步驟

A5‧‧‧步驟

10‧‧‧外軸套

11‧‧‧套筒

12‧‧‧內環

13‧‧‧容料槽

20‧‧‧內軸套

21‧‧‧外環

22‧‧‧軸筒

23‧‧‧容料槽

30‧‧‧主軸

40‧‧‧焊接金屬條

40’‧‧‧接合層

41‧‧‧焊接金屬條

41’‧‧‧接合層

50‧‧‧輸送帶

51‧‧‧墊塊

第1圖係本發明之軸承結構分解圖。

第2圖係本發明之製法流程示意圖。

第3-1圖係本發明之外軸套製造示意圖1。

第3-2圖係本發明之外軸套製造示意圖2。

第3-3圖係本發明之外軸套製造示意圖3。

第4-1圖係本發明之內軸套製造示意圖1。

第4-2圖係本發明之內軸套製造示意圖2。

第4-3圖係本發明之內軸套製造示意圖3。

第5圖係本發明之外軸套剖面結構說明圖。

第6圖係本發明之內軸套剖面結構說明圖。

請參看第1圖所示，本發明包含有一相互套合樞接的外軸套10及內軸套20；該外軸套10係組設在擠壓機之機座上(圖中未示)，而內軸 套20被承托於外軸套10內旋動，且內軸套20係與主軸30接合，其特徵在於該外軸套10及內軸套20的製法，(請配合參看第1、2圖所示)包括：

步驟A1：分別製造外軸套10之套筒11及內環12；其中內環12係為耐磨耗的金屬材質(例如：鎢鋼或其合金)，並使套筒11及內環12在相互套合後留有間隙(該間隙在0.05mm-0.20mm之間)。

步驟A2：分別製造內軸套20之外環21及軸筒22；其中外環21係為耐磨耗的金屬材質(例如：鎢鋼或其合金)，並使外環21及軸筒22在相互套合後留有間隙(該間隙在0.05mm-0.20mm之間)。

步驟A3：結合套筒11及內環12形成外軸套10；請配合參看第3-1、3-2、3-3圖，係將內環12套入套筒11內，並將外軸套10整體予以傾斜；在該套筒11側邊及內環12上方間，設置有一焊接金屬條40，該焊接金屬條40以銅或其合金為最佳，該焊接金屬條40之長度大約在內環12圓周的二分之一至三分之一；在預熱後並漸漸予以加溫將焊接金屬條40予以熔化，而熔化後的焊接金屬條40，則順著套筒11及內環12間隙滲入，如第5圖所示，形成接合層40’將套筒11及內環12牢固接合。

在上述的步驟A3中，為使焊接金屬條40能較更容易放置且不需要另外的夾具，本發明特別在設計上，將套筒11及內環12的長度略有不同，如第3-1、3-2、3-3圖的實施例，是將內環12的長度略短，使套筒11及內環12的側面形成一個容料槽13，恰可容置待熔化加工的焊接金屬條40，省略了夾具的設置。

步驟A4：結合外環21及軸筒22形成內軸套20；請配合參看第4-1、4-2、4-3圖，係將外環21套在軸筒22外緣，並將內軸套20整體予以傾 斜；在該外環21上方及軸筒22側邊間，設置有一焊接金屬條41，該焊接金屬條41以銅或銅合金為最佳，該焊接金屬條41之長度大約在外環21圓周的二分之一至三分之一；在預熱後並漸漸予以加溫將焊接金屬條41予以熔化，而熔化後的焊接金屬條41，則順著外環21及軸筒22間隙滲入，如第6圖所示，形成接合層41’將外環21及軸筒22牢固接合。

在上述的步驟A4中，為使焊接金屬條41能較更容易放置且不需要另外的夾具，本發明特別在設計上，將外環21及軸筒22的長度略有不同，如第4-1、4-2、4-3圖的實施例，是將外環21的長度略短，使外環21及軸筒22的側面形成一個階梯狀的容料槽23，恰可容置待熔化加工的焊接金屬條40，省略了夾具的設置。

步驟A5：將外軸套10及內軸套20漸漸冷卻至常溫，並相互套合樞接(特別是將內軸套20置入外軸套10內，並使外軸套10中耐磨耗的內環12與內軸套20中耐磨耗的外環21相對樞接)而構成一耐磨耗的擠壓軸承。

如第3-1、3-2、3-3圖及第4-1、4-2、4-3圖所述的步驟A3及步驟A4中，為使焊接金屬條40,41能充分與諸零件，如：套筒11、內環12、外環21、軸筒22接合，故在加溫前可予以精密研磨以去除上述工作上表面的油膜，以使焊接更為順利。

在上述的步驟A3及步驟A4中，該焊接金屬條40,41若以銅為實施例時，所加的溫度大約係在攝氏1083度左右，並且持續0.5小時至1小時之間(視元件之大小而略有不同)能達到極佳的接合效果；但若是使用較低溫的金屬鋁則大約在攝氏661度左右，其他如鉛等金屬則依此類推，本發 明案即不再贅述。

在上述的步驟A3及步驟A4中，可以使用硬焊連續爐來達成，即送入硬焊連續爐內之輸送帶50，該輸送帶50上設有楔形墊塊51能將外軸套10及內軸套20予以傾斜，並使容料槽13,23更加明顯，用以暫時容納焊接金屬條40,41的設置，並且快速滲入外軸套10及內軸套20內，而形成接合層40’,41’。

由於本發明案的研發具有巧思，使得業界(不管是歐美或者台灣產業界)欲使用昂貴的耐磨材與基本材製成軸承的方法得到了重大突破，故在使用及製造上具有如下的優點：

1．本發明在製造後所達的洛氏硬度(hrc)值為72左右，較一般習用軸承的洛氏硬度(hrc)值為60更為提高，為本發明主要的優點。

2．本發明在實際的測試上，使用的壽命可達一年左右，較習用的軸承僅有二至三月的壽命要提高許多，因此更節省了製造成本，同時也省略了每次換裝軸承所需要的時間，以及人力維修成本，是本發明另一優點。

3．由於本發明案之製造方法，可使用現成的硬銲連續爐即可達成，同時材料亦為目前可取得的品項，更適合量產，能降低成本，為本發明之再一優點。

本發明之軸承結構，如第1、5、6圖所示，包含有：

一外軸套10，係由一套筒11及內環12所構成，其中內環12係為耐磨耗的金屬材質(例如：鎢鋼或其合金)，並使套筒11及內環12在相互套合後留有間隙，且該間隙內係由銅滲入而成形一接合層40’。

一內軸套20，係由一外環21及軸筒22所構成，其中外環21係為耐磨耗的金屬材質(例如：鎢鋼或其合金)，並使外環21及軸筒22在相互套合後留有間隙，且該間隙內係由銅滲入而成形一接合層41’。

當內軸套20置入外軸套10內時，恰使外軸套10中耐磨耗的內環12與內軸套20中耐磨耗的外環21相對樞接，因此具有良好的耐磨效果，而外軸套10的套筒11及內環12、內軸套20的外環21及軸筒22之間，均係由滲入的銅接合層40’,41’所環狀包覆並且接合，因此具有極佳的封合效果，這種結構，較習用以噴塗的方式形成1-2mm厚的耐磨層更為堅實，耐磨耗而提高壽命，為一極優良的擠壓軸承之結構。

唯，以上所述之結構，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本創作實施之範圍；故當熟習此技藝所作出等效或輕易的變化者，在不脫離本創作之精神與範圍下所作之均等變化與修飾，例如：大致改變元件之形狀或尺寸，軸承的耐磨材質，或使用不同的銲接金屬條材料等，但係運用本發明之製造特徵者，皆應涵蓋於本發明之特徵內。

A1‧‧‧步驟

A2‧‧‧步驟

A3‧‧‧步驟

A4‧‧‧步驟

A5‧‧‧步驟

Claims (10)

1. 一種擠壓軸承之製法，至少包括：步驟一：分別製造外軸套之套筒及內環；其中內環係為耐磨耗的金屬材質，並使套筒及內環在相互套合後留有間隙；步驟二：分別製造內軸套之外環及軸筒；其中外環係為耐磨耗的金屬材質，並使外環及軸筒在相互套合後留有間隙；步驟三：結合套筒及內環形成外軸套；將內環套入套筒內，並將外軸套整體予以傾斜；在該套筒側邊及內環上方間，設置有一焊接金屬條；在預熱後並漸漸予以加溫將焊接金屬條予以熔化，並使熔化後的焊接金屬條，順著套筒及內環間隙滲入，形成接合層將套筒及內環牢固接合；步驟四：結合外環及軸筒形成內軸套；並將內軸套整體予以傾斜；在該外環上方及軸筒側邊間，設置有一焊接金屬條；在預熱後並漸漸予以加溫將焊接金屬條予以熔化，而熔化後的焊接金屬條，順著外環及軸筒間隙滲入，形成接合層將外環及軸筒牢固接合；步驟五：將外軸套及內軸套漸漸冷卻至常溫，並將內軸套置入外軸套內，並使外軸套中耐磨耗的內環與內軸套中耐磨耗的外環相對樞接，而構成一耐磨耗的擠壓軸承。
2. 根據申請專利範圍第1項之擠壓軸承之製法，其中步驟一內的內環，以及步驟二內的外環係為鎢鋼。
3. 根據申請專利範圍第1項之擠壓軸承之製法，其中步驟一中，套筒及內環在相互套合後之間隙在0.05mm-0.20mm之間。
4. 根據申請專利範圍第1項之擠壓軸承之製法，其中步驟三及步驟四的焊接金屬條是銅或銅合金的其中之一。
5. 根據申請專利範圍第1項之擠壓軸承之製法，其中步驟三及步驟四的焊接金屬條的長度，分別是內環、外環圓周的二分之一至三分之一。
6. 根據申請專利範圍第1項之擠壓軸承之製法，其中步驟三中，在套筒及內環的側面預先設有一個供焊接金屬條置入的容料槽。
7. 根據申請專利範圍第1項之擠壓軸承之製法，其中步驟四中，在外環及軸筒的側面預先設有一個供焊接金屬條置入的容料槽。
8. 根據申請專利範圍第1項之擠壓軸承之製法，其中在步驟三及步驟四中，所加的溫度大約係在攝氏六百六十度至一千二百度之間，並且至少持續0.5小時。
9. 根據申請專利範圍第1項之擠壓軸承之製法，其中步驟三之外軸套及步驟四之內軸套，在加溫前係先予以研磨去除其表面的油膜。
10. 一種擠壓軸承之結構，至少包含有：一外軸套，係由一套筒及內環所構成，其中內環係為耐磨耗的金屬材質，並使套筒及內環在相互套合後留有間隙，且該間隙內係由銅滲入而成形一接合層；一內軸套，係由一外環及軸筒所構成，其中外環係為耐磨耗的金屬材質，並使外環及軸筒在相互套合後留有間隙，且該間隙內係由銅滲入而成形一接合層； 據此，將內軸套置入外軸套內，並使外軸套中耐磨耗的內環與內軸套中耐磨耗的外環相對樞接，構成一耐磨耗的擠壓軸承。