一种自润滑关节轴承衬垫结合力激光微织构增强方法技术

本发明专利技术提供了一种自润滑关节轴承衬垫结合力激光微织构增强方法，包括：使用激光器在关节轴承外圈内表面加工具有特定形状和均匀分布的微凹坑结构；进行机械抛光处理，去除激光加工后关节轴承外圈内表面残留的浮渣及氧化层；清洗轴承外圈内表面残留的残渣；将胶粘剂均匀涂覆到关节轴承外圈内球面，控制结构胶粘剂的厚度，将自润滑衬垫粘附到涂有结构胶粘剂的关节轴承外圈内球面上，并对关节轴承进行固化工艺处理，本发明专利技术可以提高自润滑衬垫与关节轴承外圈内球面基体的粘结性能，有效提高关节轴承的粘结质量，进一步改善关节轴承工作稳定性，延长关节轴承的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种自润滑关节轴承衬垫结合力激光微织构增强方法
本专利技术涉及自润滑关节轴承领域，尤其涉及一种自润滑关节轴承衬垫结合力激光微织构增强方法。
技术介绍
关节轴承是一种典型的球面滑动轴承，它主要是由拥有内球面的外圈以及拥有外球面的内圈组成。产品反映了关节轴承主流自润滑技术，其结构特点是在轴承外圈内球面粘有一层自润滑纤维编织衬垫，以关节轴承内圈外球面金属基体与复合编织衬垫之间的摩擦来替代金属与金属之间的滑动摩擦。相较于给油/脂式关节轴承，复合编织衬垫自润滑关节轴承无需补充润滑剂，在工作过程中免维护，具有承载能力强、自调心、耐磨损、耐冲击和寿命长等优点，因此在航空航天、交通运输、工程机械、水利设施以及军工装备等领域得到了广泛的应用。此类轴承的主要失效形式不仅有衬垫的磨损，也存在衬垫因粘接不牢而造成衬垫起皱甚至脱落，从而导致摩擦系数增大、磨损加剧，甚至造成传动系统失效。自润滑衬垫与关节轴承外圈内球面基体表面的粘结可靠性直接影响着自润滑关节轴承的工作性能和使用寿命。目前，提高自润滑衬垫与关节轴承外圈内球面之间结合力的方法有：喷砂、喷丸、砂纸打磨及自润滑衬垫改性处理等。喷砂、喷丸以及砂纸打磨是通过力学方法，提高关节轴承外圈内球面的表面粗糙度，而自润滑衬垫改性处理则是采取物理或化学方法提高自润滑衬垫表面的浸润性，进而增强自润滑衬垫与关节轴承之间的粘结性能。考虑到自润滑关节轴承实际的苛刻复杂工况，以上的处理方法对提高自润滑衬垫与关节轴承外圈内球面之间的结合力有限，仍然无法有效解决实际运行过程中，由于自润滑衬垫与自润滑关节轴承外圈内球面之间存在粘结不均匀、粘结质量差等问题，导致自润滑衬垫从关节轴承外圈内球面上脱落，引起自润滑关节轴承失效。
技术实现思路
针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种自润滑关节轴承衬垫结合力激光微织构增强方法，可以提高自润滑衬垫与关节轴承外圈内球面基体的粘结性能，有效提高关节轴承的粘结质量，进一步改善关节轴承工作稳定性，延长关节轴承的使用寿命。本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。一种自润滑关节轴承衬垫结合力激光微织构增强方法，包括：使用激光器在关节轴承外圈内表面加工具有特定形状和均匀分布的微凹坑结构；进行机械抛光处理，去除激光加工后关节轴承外圈内表面残留的浮渣及氧化层；清洗轴承外圈内表面残留的残渣；将胶粘剂均匀涂覆到关节轴承外圈内球面，控制结构胶粘剂的厚度，将自润滑衬垫粘附到涂有结构胶粘剂的关节轴承外圈内球面上，并对关节轴承进行固化工艺处理。优选地，所述激光器为半导体YAG激光器，激光加工工艺参数为波长1064/532nm、功率为10～100W、激光器重复频率为1KHz～60KHz、脉冲宽度小于150ns，保护气体氮气气压为0.1～0.3MP。优选地，所述清洗轴承外圈内表面残留的残渣，具体为将关节轴承放入盛有无水乙醇溶剂的超声波清洗机中清洗。优选地，所述超声波清洗机的超声波清洗频率为20～100KHz，清洗时间为15～20min。优选地，所述微凹坑结构为横截面为圆形的孔，直径D1为50～120μm、深度H1为5～35μm，所述微凹坑结构的面积占有率为10～50％优选地，所述微凹坑结构为八字型双斜置孔。优选地，所述八字型双斜置孔的倾角θ为0～45度，直径D2为50～150μm、深度H2为5～35μm.优选地，所述对关节轴承进行固化工艺处理的固化温度为140～170℃，保温时间为1.5h～2.5h。本专利技术的有益效果：本专利技术使用脉冲激光在关节轴承外圈内球面加工出微米级的凹坑结构，以提高结构胶粘剂与关节轴承的接触表面积。微米级凹坑结构有利于结构胶粘剂的储存，起到钉扎强化作用，进而有效解决自润滑衬垫容易脱落难题。与未经过本专利技术处理过的自润滑关节轴承相比，激光处理后的自润滑关节轴承与自润滑衬垫之间的粘结性能明显提升，自润滑关节轴承的运行稳定性也得到显著增强，有效延长了轴承使用寿命。附图说明图1为本专利技术所述关节轴承外圈内球面激光加工后的表面放大示意图。图2为图1的剖视图。图3为本专利技术所述关节轴承外圈内球面激光加工后的双斜置孔结构剖视示意图；图4是关节轴承外圈内球面激光处理，并粘结自润滑衬垫后的剖面示意图。图5为本专利技术实施例1的微凹坑结构的形貌图。图6为本专利技术实施例1的微凹坑结构的尺寸示意图。图7为本专利技术实施例2的微凹坑结构的形貌图。图8为本专利技术实施例2的微凹坑结构的尺寸示意图。1-自润滑衬垫、2-粘结剂、3-关节轴承外圈。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。实施例1：一种自润滑关节轴承衬垫结合力激光微织构增强方法，具体包括：先将待处理的关节轴承外圈3安装在激光加工平台上，采用半导体YAG激光器，波长532nm、功率为15W、电流18A、激光器重复频率在1.6KHz、脉冲宽度70ns、脉冲重复次数为12次，保护气体氮气气压0.15Mpa，单脉冲激光在关节轴承待加工表面加工出均匀分布的微凹坑结构，如图1所示，微凹坑结构为横截面为圆形的孔，如图2、图5和图6所示，微凹坑结构的直径D1为70.3μm，通过控制脉冲次数来控制加工深度H1为22μm，通过控制微坑间距来控制微凹坑的面积占有率为35％；然后进行机械抛光处理，去除激光加工后关节轴承外圈3内表面残留的浮渣及氧化层；再将关节轴承放入盛有无水乙醇溶剂的超声波清洗机中清洗，以去除微坑的残渣，设置超声波清洗频率为22KHz，清洗时间为16min，通过Wyko-NT1100三维形貌仪测得微坑形貌如图5所示；最后选取酚醛树脂作为结构胶粘剂2，蘸取适量结构胶粘剂2，均匀涂覆到关节轴承外圈3内球面，控制结构胶粘剂2的厚度，如图4所示，将预先准备好的自润滑衬垫1粘附到涂有结构胶粘剂2的关节轴承外圈3内球面上，然后对关节轴承进行粘结固化工艺处理。具体自润滑衬垫1的固化温度为150℃，保温时间为1.8h。实施例2：一种自润滑关节轴承衬垫结合力激光微织构增强方法，具体包括：先将待处理的关节轴承外圈3安装在激光加工平台上，采用半导体YAG激光器，波长532nm、功率为16W、电流17A、激光器重复频率在1.7KHz、脉冲宽度70ns、脉冲重复次数为10次，保护气体氮气气压0.15Mpa，单脉冲激光在关节轴承待加工表面加工出均匀分布的微凹坑结构，微凹坑结构为横截面为圆形的孔，如图2、图7和图8所示，微凹坑结构的直径D1为72.98μm，通过控制脉冲次数来控制加工深度H1为17μm，通过控制微坑间距来控制微凹坑的面积占有率为45％；然后进行机械抛光处理，去除激光加工后关节轴承外圈3内表面残留的浮渣及氧化层；再将关节轴承放入盛有无水乙醇溶剂的超声波清洗机中清洗，以去除微坑的残渣，设置超声波清洗频率为21KHz，清洗时间为20min，通过Wyko-NT1100三维形貌仪测得微坑形貌如图8所示；最后选取酚醛树脂作为结构胶粘剂2，蘸取适量结构胶粘剂2，均匀涂覆到关节轴承外圈3内球面，控制结构胶粘剂2的厚度，如图4所示，将预先准备好的自润滑衬垫1粘附到涂有结构胶粘剂2的关节轴承外圈3内球面上，然后对关节轴承进行粘结固化工艺处理。具体自润滑衬垫1的固化温度为160℃，保温时间为2.0h。通过在轴承外圈内表面加工出的微凹坑，能充分发挥粘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自润滑关节轴承衬垫结合力激光微织构增强方法，其特征在于，包括：使用激光器在关节轴承外圈内表面加工具有特定形状和均匀分布的微凹坑结构；进行机械抛光处理，去除激光加工后关节轴承外圈内表面残留的浮渣及氧化层；清洗轴承外圈内表面残留的残渣；将胶粘剂均匀涂覆到关节轴承外圈内球面，控制结构胶粘剂的厚度，将自润滑衬垫粘附到涂有结构胶粘剂的关节轴承外圈内球面上，并对关节轴承进行固化工艺处理。

【技术特征摘要】
1.一种自润滑关节轴承衬垫结合力激光微织构增强方法，其特征在于，包括：使用激光器在关节轴承外圈内表面加工具有特定形状和均匀分布的微凹坑结构；进行机械抛光处理，去除激光加工后关节轴承外圈内表面残留的浮渣及氧化层；清洗轴承外圈内表面残留的残渣；将胶粘剂均匀涂覆到关节轴承外圈内球面，控制结构胶粘剂的厚度，将自润滑衬垫粘附到涂有结构胶粘剂的关节轴承外圈内球面上，并对关节轴承进行固化工艺处理。2.根据权利要求1所述的自润滑关节轴承衬垫结合力激光微织构增强方法，其特征在于，所述激光器为半导体YAG激光器，激光加工工艺参数为波长1064/532nm、功率为10～100W、激光器重复频率为1KHz～60KHz、脉冲宽度小于150ns，保护气体氮气气压为0.1～0.3MP。3.根据权利要求1所述的自润滑关节轴承衬垫结合力激光微织构增强方法，其特征在于，所述清洗轴承外圈内表面残留的残渣，具体为将关节轴承放入盛有无水乙醇溶剂的超声波清洗机中...

【专利技术属性】
技术研发人员：平国峰，华希俊，王皓，朱伟，陈亚林，徐金峰，贾胜辉，
申请(专利权)人：江苏希西维轴承有限公司，江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32