用碳纤维复合材料制作轴承保持架制造技术

用碳纤维复合材料制作轴承保持架，其特征在于：将碳纤维１０－２０％、聚四氟乙烯１０～２０％、石墨１０～２０％、聚醚醚酮４０～７０％经过材料制备、原料预处理、模具设计、模具温度、成型温度、注射压力、保压压力及时间的工序而得到产品。具有如下优越性：１、颜色均匀，无气孔，材料的结晶度达到３８％，达到了产品的最佳状态；２、耐水解性强，吸水率低，耐化学腐蚀及耐辐射性能超群。因此轴承保持架材料的综合性能得以提高，从而满足国家高新工程对轴承要求的不断提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轴承材料领域，特别涉及一种用碳纤维复合材料制作轴承保持架。
技术介绍
轴承是机床及其机械的重要传动部件，是支承轴和承受轴传来的载荷。轴承中滚 动轴承由外圈、内圈、滚珠和保持架组成。内圈的作用是与轴相配合，并与轴一起旋转；外圈与轴承座相配合，起支撑作用； 保持架能使滚动体均勻分布，防止滚动体脱落，引导滚动体旋转并起润滑作用滚动体是借 助保持架均勻的分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响滚动轴承的使用性能 和寿命。保持架可以分为冲压保持架和实体保持架。冲压保持架的优点是重量较轻，占据 轴承内外圈间的空隙小，润滑油容易进入轴承并留在保持架内；实体保持架应用于对保持 架强度要求高、高速等的工作场合。金属材料保持架如黄铜、钢、轻合金等，通常允许较高的速度，在纯滚动之外还附 加上其它运动的场合，特别是在高加速度情况下，必须使用这种保持架。采取适当的措施， 例如油润滑，以保证保持架引导表面和轴承内部提供足够的润滑。实体尼龙保持架等非金属材料，特点是强度与弹性有良好的结合。尼龙同有润滑 的钢表面有良好的滑动性能，同时与滚动体接触的保持架表面光滑，产生很小摩擦，因此轴 承内的发热和磨损是非常低的。尼龙保持架在缺乏润滑剂的情况下有极好的运行特性，允 许轴承继续运行一段时间，不会很快产生抢死和进一步损坏。玻璃纤维增强PEEK适合高速 度、有化学反应或高温等要求苛刻的情况。PEEK的工作温度范围高、耐化学性与耐磨损性高 而且可加工性良好。传统的保持架采用金属板冲压成型，由于其材质相接近，容易造成亲和 现象，随着非金属工业的发展，人们采用非金属材料制作保持架，这些材料的使用解决了金 属保持架相同金属之间的亲和性的问题，但其耐磨性、耐水解性和阻燃性等方面存在一定 问题，而且加工性能等指标不如钢铁。因此，不适用于航空航天、军工、电子电气和医疗等领 域。以往的高速涡轮泵轴承保持架材料都采用增强聚四氟乙烯复合材料，并取得了良 好的效果。但是，随着涡轮泵轴承转速及负荷的不断提高，对轴承精度及质量可靠性的要求 也越来越高。由于超高速涡轮泵轴承转速高达4 10万转，温度范围一 40 150°C，轴承浸泡 在介质偏二甲胼中，此介质具有腐蚀性，并且轴承是在无油润滑条件下工作的，对保持架材 料要求具有高强度、低摩擦系数、耐高温、自润滑耐腐蚀等优良性能。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术设计出一种用碳纤维复合材料制作轴承保持架成型工 艺，利用该成型工艺加工的保持架材料是一种高强度、耐磨损、耐腐蚀及自润滑复合材料，其机械强度及冲击强度是以往高速涡轮泵轴承保持架采用的增强聚四氟乙烯复合材料的 3 5倍，且润滑性能与聚四氟乙烯相当，耐摩擦磨损性能与聚酰亚胺相当。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用了如下技术方案所述的用碳纤维复合材料制作轴承保持架的成型工艺经过配方、材料制备、原料 预处理、模具设计、模具温度、成型温度、注射压力、保压压力及时间八个工序，各工序分述 如下。 I、配方按重量百分比计碳纤维10-20%、聚四氟乙烯10 20%、石墨10 20%、聚醚 醚酮40 70% ；11、材料制备用聚醚醚酮、聚四氟乙烯、碳纤维及石墨按重量比混合后，在温度350 380°C，撑 拌时间1(Γ15分钟，压力1. 5 2MPa条件下挤出造粒；其中因碳纤维和石墨为粉状质轻， 在聚醚醚酮和聚四氟乙烯熔化时，利用无氧状态下的管内氩气风吹的方式将碳纤维粉和石 墨粉加入其中，与熔化的聚醚醚酮、聚四氟乙烯一起搅拌并使碳纤维和石墨在其中分布均 勻。III、原料预处理原料使用前将上述挤出造粒散放于盘中，厚度3mm，将料盘置于空气循环护中，温 度控制在在150°C 160°C对材料进行干燥去除水份，确定材料放置时间为水分少于0. 02% 时取出当即使用。IV、模具设计模腔和模芯材料应在复合聚醚醚酮加工温度下具有52 54洛氏硬度，主流道直 径至少4mm，且超短越好；为便于制件脱模，主流道斜度至少为2。，并与Z型、逆斜型、环型 冷料穴和主流道拉料杆相结合；分流道以圆形或梯形为佳，且截面厚度较大，熔体的流径越 短越好，尽量避免改动流动方向；除潜入式或隧道式浇口以外，大多数浇口皆适合于复合聚 醚醚酮制件；浇口尺寸尽可能大些，避免截面细且长，绕口直径和厚度为l_2mm ；V、模具温度利用运油式模温机严格控制模具温度在160-180°C ；VI、成型温度成型温度控制在400 420°C，材料熔体稳定并适宜加工；VII、注射压力注射压力为100 士 5MPa VII I、保压压力及时间80 士 5MPa，保压时间 10 20 秒。由于采用如上所述的技术方案，本专利技术具有如下优越性1、本专利技术的成型工艺，研制出的一种用碳纤维复合材料制作轴承保持架，颜色均 勻，无气孔，材料的结晶度达到38%，达到了产品的最佳状态。2、本专利技术研制出的用碳纤维复合材料制作轴承保持架，其机械强度和环状拉伸强 度是增强聚四氟乙烯复合材料的4飞倍，且润滑性能与聚四氟乙烯相当，耐磨擦磨损性能 与聚酰亚胺相当，摩擦系数比增强聚四氟乙烯复合材料略低，耐水解性强，吸水率低，耐化学腐蚀及耐辐射性能超群。因此轴承保持架材料的综合性能得以提高，从而满足国家高新 工程对轴承要求的不断提高。具体实植方式实施例11)配方碳纤维20%、聚四氟乙烯20%、石墨20%、聚醚醚酮40%。确定以聚醚 醚酮为基体材料，用聚四氟乙烯、碳纤维、石墨作为改性材料提高复合聚醚醚酮材料摩擦磨 损性能。2)材料制备用聚醚醚酮、聚四氟乙烯、碳纤维及石墨，按重量比混合后，在温度 380°C，搅拌时间10分钟，压力2MPa条件下挤出造粒。3)原料预处理原材料散放于盘中，厚度3mm，然后将盘置于空气循环炉中，温度 控制在在150°C对材料进行干燥去除水份，确定材料放置时间为水分少于0. 02%时取出当 即使用。4)模具设计模腔和模芯材料应在成型温度下具有52洛氏硬度，主流道直径为 6mm,浇口直径和厚度是2mm。5)模具温度；利用运油式模温机严格控制模具温度在170°C。6)成型温度成型温度控制在400°C，材料熔体是稳定并适宜加工的。7)注射压力采用压力为lOOMPa。8)保压压力及时间采用保压压力为80MPa，保压时间为15秒。实施例21)配方碳纤维15%、聚四氟乙烯15%、石墨10%、聚醚醚酮60%。2)材料制备用聚醚醚酮、聚四氟乙烯、碳纤维及石墨，按重量比混合后，在温度 360°C，搅拌时间10分钟，压力1.8MPa条件下挤出造粒。3)原料预处理原材料散放于盘中，厚度约3mm，然后将盘置于空气循环护中，温 度控制在在160°C对材料进行干燥去除水份，确定材料放置时间为水分少于0. 02%时取出 当即使用。4)模具设计模腔和模芯材料应在成型温度下具有54治氏硬度，主流道直径为 5mm,浇口直径和厚度是2mm。5)模具温度利用运油式模温机严格控制模具温度在160°C。6)成型温度成型温度控制在410°C。7)注射压力采用压力为95MPa。8)保压压力及时间采用保压压力为80MPa，保压时间为10秒。实施例31)配方碳纤维10%、聚四氟乙烯10%、石墨10%、余量为聚醚醚酮70%。2)材料制备用聚醚醚酮、聚四氟乙烯、碳纤维及石墨，按重量比混合本文档来自技高网...

【技术保护点】
用碳纤维复合材料制作轴承保持架，其特征在于：将碳纤维１０－２０％、聚四氟乙烯１０～２０％、石墨１０～２０％、聚醚醚酮４０～７０％经过材料制备、原料预处理、模具设计、模具温度、成型温度、注射压力、保压压力及时间的工序而得到产品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曲选玉，
申请(专利权)人：大连三木得科技有限公司，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]