本发明专利技术公开了一种具有仿生结构的减摩耐磨回转支承及其制备方法，该回转支承的内圈和外圈表面分别加工成正六边形仿生微结构，固体润滑剂通过仿生微织构能够更充分地铺展在基体表面，形成一层润滑膜，起到减少摩擦、降低材料磨损的作用，复合固体润滑剂包含石墨、锡、多元二维材料、酚醛树脂和碳化硅，将复合固体润滑剂真空熔渗填充至回转支承内外圈的仿生微结构中，得到具有仿生结构的回转支承，与传统回转支承相比，具有仿生结构的减摩耐磨回转支承具有优良的减摩耐磨性能，摩擦系数和磨损率较低，使用稳定性更高和疲劳寿命更久。使用稳定性更高和疲劳寿命更久。使用稳定性更高和疲劳寿命更久。
【技术实现步骤摘要】
一种具有仿生结构的减摩耐磨回转支承及其制备方法
[0001]本专利技术涉及一种具有仿生结构的减摩耐磨回转支承及其制备方法，属于回转支承表面加工
技术介绍
[0002]回转支承是近六十年在世界范围内随着机械工业的发展而逐渐发展起来的新型机器部件，它广泛应用于起重机械、船舶机械和风力发电装备等设备的调向系统。回转支承是具有回转运动的重要部件，对回转平台的转动副起减少摩擦、降低磨损的作用，回转支承的承载能力以及疲劳寿命直接关系到整个设备的寿命。
[0003]回转支承在结构形式类似于轴承，采用滚动体～滚道式结构，制造工艺复杂，加工成本高，必须有良好的润滑。在应用方面，回转支承常用于低速重载工况。在外载荷作用下，回转支承的结构致使其外载荷集中作用于小部分滚动体上，从而加大了单个滚动体的受力。因此滚动回转支承经常出现回转齿圈或上下座圈的滚道点蚀、磨损或压溃、齿圈磨损或齿形断裂等各种损坏，这大大降低了其承载能力及使用寿命。在使用中，要经常检测、更换润滑油并及时检查密封圈的完整性，以防异物进入支承内部，也造成了其安装维护困难等问题。故提高回转支承的运行可靠性和疲劳寿命是工程应用上需要研究的重点。
[0004]影响回转支承寿命的主要因素有使用维护不当、工况条件复杂或润滑不良等原因，引起的滚道点蚀、磨损或压溃等失效形式。回转支承的内外圈与滚动体接触通常采用润滑脂改善摩擦环境，润滑脂在摩擦过程中通过形成润滑油膜来避免摩擦副直接接触来减少磨损，而润滑脂膜存在有限承载能力，当作用载荷超出有限承载能力，润滑脂膜厚度将减少，直至润滑脂膜破裂造成润滑失效致使基体受损。因此，在往复循环载荷作用下，仅通过脂润滑不能保证回转支承的内外圈满足复杂工况需求。为了提高回转支承的运行可靠性和疲劳寿命，急需开发一种新型高性能减摩耐磨的回转支承以满足回转机械在工程应用上的要求。
技术实现思路
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术目的是提供一种具有仿生结构的减摩耐磨回转支承及其制备方法，所设计制备的回转支承内外圈滚道具有优异的摩擦学性能，摩擦系数和磨损率较低、良好的隔热耐磨和减噪的性能，可以解决现有回转支承回转精度不稳定、疲劳寿命低及内外圈滚道的磨损率高等问题。
[0006]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0007]一种具有仿生结构的减摩耐磨回转支承，其特征在于回转支承的内圈和外圈表面加工正六边形仿生微结构，以石墨、锡、多元二维材料、酚醛树脂和碳化硅作为复合固体润滑剂，将复合固体润滑剂分别填充至回转支承内外圈的仿生微结构中，回转支承内圈正六边形仿生微结构与回转支承外圈正六边形仿生微结构连接有滚珠、密封条与隔离块得到具有仿生结构的回转支承。
[0008]按上述方案，回转支承的内圈正六边形仿生微结构的几何参数为：正六边形边长为600～800μm；凹槽间距：350～500μm；凹槽深：400～600μm；
[0009]按上述方案，回转支承的外圈正六边形仿生微结构的几何参数为：正六边形边长为800～1000μm；凹槽间距：400～600μm；凹槽深：500～600μm；
[0010]按上述方案，所述复合固体润滑剂中各原料按质量百分比包括：石墨15～20 wt.％、锡60～75wt.％、多元二维材料3～5wt.％、酚醛树脂6～12wt.％和碳化硅5～8wt.％；
[0011]按上述方案，所述复合固体润滑剂中锡粉的粒径范围为50～65μm，纯度在99.5％以上；石墨的粒径范围为110～120μm；碳化硅的粒径范围为70～140μ m，纯度在95％以上；
[0012]按上述方案，所述多元二维材料主要由钼酸铵、硼、碳和硅混合物基于钼丝为载体，在含有钛酸丁酯的氩气增强气氛中，经过高温反应合成制备得到。其中，各原料按质量百分比包括钼酸铵18～25wt.％、硼粉25～30wt.％、碳 26～34wt.％和硅粉原料粉末20～25wt.％。
[0013]进一步地，所述多元二维材料的制备方法，主要包括如下步骤：
[0014]1)混料：按多元二维材料的原料的质量百分比配料，将钼酸铵、硼粉、碳粉和硅粉原料粉末通过研磨机进行研磨混合；
[0015]2)制备：将混合配料加入适量水制成粘稠状，均匀涂在钼丝上，使用钼丝炉对其进行烧结，烧结温度为500～600℃，保温时间为200～250min，烧结过程中通入氩气，氩气通入量为80～150mL/min，氩气经含有钛酸丁酯容量瓶进入钼丝炉，经高温合成反应制备得到多元二维材料。
[0016]本专利技术的目的还在于提供一种具有仿生结构的减摩耐磨回转支承及其制备方法，主要包括如下步骤：
[0017](1)前处理：使用前对回转支承的内外圈进行打磨、抛光处理，使其表面粗糙度小于0.04μm。试样抛光完后，放入无水乙醇中用超声波清洗器清洗10～ 15min，清洗完后用吹风机吹干。
[0018](2)激光打标：使用激光打标机对回转支承的内外圈按照设计的仿生微流道结构参数进行打标处理，得到具有仿生微结构的回转支承的内外圈。
[0019](3)机械混料：将石墨、锡、多元二维材料、酚醛树脂和碳化硅进行机械混合，得到均匀的复合固体润滑剂。
[0020](4)熔渗填充：将具有仿生微结构的回转支承的内外圈和复合固体润滑剂采用真空压力熔渗技术将固体润滑剂填充在仿生微结构，得到具有仿生复合润滑剂的回转支承内外圈。
[0021](5)组装：将回转支承内外圈和滚珠、密封条和隔离块组装成回转支承，得到具有仿生微结构的回转支承。
[0022]按上述方案，所述步骤(2)中激光打标机的打标功率为：1.75～2.75W；扫描次数为：60～100次；激光器的扫描速度为：1600～3000mm/s。
[0023]按上述方案，所述步骤(4)中采用的真空熔渗方法为：将固体复合润滑剂和回转支承的内外圈试样分别放在真空压力熔渗炉内的坩埚和固定支架上，抽真空至0.1～0.2
×
10
～2
Pa，加热温度为250～280℃，保温30～60min后，使固体润滑剂浸没试样，同时气压升至
0.5～1.5MPa，熔渗时间为60～90min。随炉冷至室温，取出试样后对其进行打磨抛光处理。
[0024]本专利技术所制备的具有仿生结构的减摩耐磨回转支承具备优异的摩擦学性能，摩擦系数和磨损率较低。在测试中的磨损率3.4～5.4
×
10
～8
cm3/(N
·
m)，滑动摩擦系数：0.015～0.030，具有较好的减摩耐磨性能。此外，在回转试验平台旋转26000转后，具有仿生结构的回转支承的内圈和外圈滚道表面均未出现压痕，而普通回转支承内圈，不仅有轻微压痕，外圈出现轻微压痕，且具有出现点蚀现象。故具有仿生结构的减摩耐磨回转支承性能参数优于普通回转支承产品。
[0025]本专利技术所述的一种具有仿生结构的减摩耐磨回转支承及其制备方法的主要构思如下：针对普通回转支承在往复循环载荷本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有仿生结构的减摩耐磨回转支承，其特征在于：包括回转支承内圈正六边形仿生微结构与回转支承外圈正六边形仿生微结构，所述回转支承内圈正六边形仿生微结构与回转支承外圈正六边形仿生微结构中填充复合固体润滑剂，所述复合固体润滑剂包括石墨、锡、多元二维材料、酚醛树脂与碳化硅，所述回转支承内圈正六边形仿生微结构与回转支承外圈正六边形仿生微结构连接有滚珠、密封条与隔离块。2.根据权利要求1所述的一种具有仿生结构的减摩耐磨回转支承，其特征在于：所述回转支承内圈正六边形仿生微结构的几何参数为：正六边形边长为600～800μm；凹槽间距：350～500μm；凹槽深：400～600μm。3.根据权利要求1所述的一种具有仿生结构的减摩耐磨回转支承，其特征在于：所述回转支承的外圈正六边形仿生微结构的几何参数为：正六边形边长为800～1000μm；凹槽间距：400～600μm；凹槽深：500～600μm。4.根据权利要求1所述的一种具有仿生结构的减摩耐磨回转支承，其特征在于：所述复合固体润滑剂中各原料按质量百分比包括：锡60～75wt.％、石墨15～20wt.％、多元二维材料3～5wt.％、酚醛树脂6～12wt.％与碳化硅5～8wt.％。5.根据权利要求4所述的一种具有仿生结构的减摩耐磨回转支承，其特征在于：所述多元二维材料主要由钼酸铵、硼、碳与硅混合物基于钼丝为载体，在含有钛酸丁酯的氩气增强气氛中，经过高温反应合成制备得到；其中，各原料按质量百分比包括钼酸铵18～25wt.％、硼粉25～30wt.％、碳26～34wt.％与硅粉原料粉末20～25wt.％。6.根据权利要求4所述的一种具有仿生结构的减摩耐磨回转支承，其特征在于：锡粉的粒径范围为50～65μm，纯度在99.5％以上；石墨的粒径范围为110～120μm；碳化硅的粒径范围为70～140μm，纯度在95％以上。7.根据权利要求1所述的一种具有仿生结构的减摩耐磨回转支承，其特征在于：所述多元二维材料的制备方法为：a.混料：按权利要求5所述多元二维材料的原料的质量百分比配料，将钼酸铵...
【专利技术属性】
技术研发人员：董强，金开瑞，
申请(专利权)人：徐州万达回转支承有限公司，
类型：发明
国别省市：
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