新型材料滚动轴承及其制造法制造技术

一种新型材料滚动轴承及其制造方法，其内或外套圈由带成型滚道的薄壁钢衬套和混杂纤维（短切玻璃纤维、金属纤维或金属粉末混合）／聚合物复合材料经注塑或增强反应注射成型工艺复合而成。新型材料滚动轴承的负荷容量为同种规格钢轴承的８５％左右，比塑料轴承大７～８倍，具有很好的减振、降噪效果，且极限速度高。该制造方法可用于向心轴承、推力轴承或向心推力轴承套圈的制造上。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用轴承钢、混杂纤维1聚合物复合材料组合而成制造滚动轴承(包括向心轴承、向心推力轴承和推力轴承)内、外套圈的方法。滚动轴承的轻型化是轴承的重要发展趋势之一。用工程塑料制造滚动轴承除了可以减轻轴承重量外，还具有成本低、耐腐蚀、自润滑、减振和降噪的优点。但是塑料滚动轴承负荷容量低(通常只有钢轴承的十分之一左右)、极限转速低、精度低、材料导热性能差、热胀冷缩大(大约是钢的十倍左右)，上述缺点限制了塑料滚动轴承的应用。为了使滚动轴承同时具备重量轻、负荷容量大、精度高、减振和噪声低的特点，套圈和滚动体可仍采用轴承钢制造而保持架则采用玻纤/尼龙或棉纤/酚醛复合材料制造，或者在钢轴承外套圈周围组合工程塑料嵌件(Glass-flbre relnforced polyamlde cages Thelr resistance to temperatures and Lubricants，Ball and Roller Bearing Engineering.Industrlal Engineering(FAG)1990-501)。仅把保持架换或复合材料减轻重量和噪声的效果不明显，在钢轴承外套圈周围组合工程塑料嵌件的方法仅适用于象汽车皮带张紧轮、离合器轴承等特殊情况，缺乏通用性。本专利技术的目的在于寻找一种具有新型结构的滚动轴承内套圈或外套圈，使滚动轴承既具有钢轴承精度高、负荷容量大、极限转速高的优点，又具有塑料滚动轴承的重量轻、减振和噪声低的优点。实现本专利技术的原理是采用带成型滚道的薄壁钢衬套1和混杂纤维/聚合物复合材料层2的组合结构构成滚动轴承的内套圈或外套圈。图1为新型材料滚动轴承结构示意图。轴承工作时，负荷由外套圈的钢内衬套承受(图1(a))或由内套圈的钢外衬套承受(图1(b))。轴承的内外套圈可由带成型滚道的GCr15轴承钢薄壁衬套和玻纤、钢纤维混杂/热塑性聚合物复合材料层复合而成。新型材料滚动轴承套圈的制造方法如下，以外套圈为例首先由内径和外套圈内径相应的薄壁钢管上切下一衬套(图2(a))，然后采用橡胶弹性体为压力传递介质，在上下开启的凹模内加压成型，形成轴承滚道(图2(b));把成型后的内衬套进行淬火处理。由外径和外套圈外径相应的薄壁钢管上切下外衬套毛坯，把淬火后的内衬套和外衬套置入注塑模具相应的位置，采用注塑或增强反应注射成型方法在内外衬套之间注入混杂纤维/聚合物复合材料，把它们粘结在一起(图3)。磨削套圈外园、内园及滚道，装配成新型材料滚动轴承。对于内套圈，制造过程和外套圈相类似。新型材料滚动轴承的优点是同时具备钢轴承和塑料轴承的主要特点。该轴承的负荷容量约为同规格钢轴承的85%左右，比塑料轴承大7～8倍，加工精度和尺寸稳定性接近钢轴承。由于在混杂复合材料层中加入了金属纤维或金属粉末，其导热性大大增加。粘弹性材料在剪切变形时比体积变形具有更高的阻尼效果。套圈的复合材料夹层在轴承受力时主要发生剪切变形，阻尼效率很高。复合材料层中的短切纤维的几向参数及它和基体的界面特征参数经过了数值优化，进一步提高了材料的阻尼因子。新型材料轴承相对于钢轴承，有很好的减振、降噪效果，相对于塑料滚动轴承有负荷容量大、精度高、尺寸稳定性好、通用性好及导热良好的优点。在自动化生产的条件下，新型材料轴承的制造成本和钢轴承相当。 附图说明如下图1是新型材料滚动轴承结构示意图。其中1-带成型滚道的轴承钢薄壁衬套2-混杂纤维/聚合物复合材料层图2是外套圈毛坯内衬套滚道成型工艺过程示意图。图3是外套圈混杂复合材料夹层注塑成型工艺示意图。本专利技术的实施例，选用单列向心球轴承(型号203)外套圈制造工艺说明如下由内径为φ35，壁厚0.6mm的GCr15轴承钢管上截下宽12mm的衬套(图2(a))，置入轴承滚道成型凹模中，塞入橡胶芯，加压(压力8.5吨)，压力由橡胶弹性体传递使衬套被压向凹模模壁形或轴承滚道(图2(b))。压力去除后，弹性橡胶恢复变形，上下开模取出成型后的衬套，800℃淬火，使硬度达HRc62。在外径φ40，壁厚0.5mm的45＃钢管上截下宽为12mm的衬套，把前后两个衬套置入注塑模具中相应位置，加入玻纤(0.8mm长，直径0.008mm，沃兰偶联剂处理)和钢纤(0.5mm长，直径0.05mm)混合物。合模后注入按1∶1混合好的异氰酸酯和多元醇混合液，反应后得到玻纤和钢纤混杂/聚氨脂复合材料夹层。模具结构见图3。按普通钢轴承的磨削工艺磨套圈端面，内、外径和滚道，然后装配，即得到203型号的新型材料滚动轴承。对于不同型号的轴承，钢管的壁厚，纤维的长度，直径可不同。权利要求1.一种新型材料滚动轴承内、外套圈的制造方法，其特征在于由薄壁钢管上截取毛坯后，利用弹性介质为压力传递媒介，在凹(凸)模上压成有滚道形状的薄壁衬套，将衬套进行淬火，然后采用注塑或增强反应注射成型工艺在内外衬套之间注入混杂纤维/聚合物复合材料使之粘结在一起形成钢、混杂复合材料夹层套圈。2.一种新型材料滚动轴承，其特征在于内或外套圈由带成型滚道的薄壁钢衬套1和混杂纤维1聚合物复合材料层2复合而成。3.根据权利要求2所述的新型材料滚动轴承，其特征是内或外套圈由带成型滚道的GCr15轴承钢薄壁衬套和玻纤、钢纤维混杂1热塑性聚合物复合材料层复合而成。全文摘要一种新型材料滚动轴承及其制造方法，其内或外套圈由带成型滚道的薄壁钢衬套和混杂纤维(短切玻璃纤维、金属纤维或金属粉末混合)/聚合物复合材料经注塑或增强反应注射成型工艺复合而成。新型材料滚动轴承的负荷容量为同种规格钢轴承的85％左右，比塑料轴承大7～8倍，具有很好的减振、降噪效果，且极限速度高。该制造方法可用于向心轴承、推力轴承或向心推力轴承套圈的制造上。文档编号F16C33/64GK1085296SQ9211122公开日1994年4月13日 申请日期1992年10月8日 优先权日1992年10月8日专利技术者张恒 申请人:洛阳工学院 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型材料滚动轴承内、外套圈的制造方法，其特征在于由薄壁钢管上截取毛坯后，利用弹性介质为压力传递媒介，在凹（凸）模上压成有滚道形状的薄壁衬套，将衬套进行淬火，然后采用注塑或增强反应注射成型工艺在内外衬套之间注入混杂纤维／聚合物复合材料使之粘结在一起形成钢、混杂复合材料夹层套圈。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张恒，
申请(专利权)人：洛阳工学院，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]