用于制造烧结滑动轴承的工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种借助于粉末冶金工艺来制造烧结滑动轴承的工艺。所述工艺的特征在于，在轴杆（2）的耦接基质的中心孔中包括软金属多孔表面涂层（5），因此有助于通过所述涂层中的所述孔（7）的塑性形变进行密封。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造烧结滑动轴承的工艺
本专利技术的目标在于提供一种用于制造滑动轴承，并且通常用于制造包含轴承（或支撑件）以及旋转轴杆（或轴）的摩擦学系统的工艺。本专利技术涉及滑动轴承系列内的多孔轴承（或者自润滑轴承），所述多孔轴承也称作摩擦轴承。本专利技术具体是针对多孔滑动烧结轴承构想的，所述轴承通过粉末冶金制造工艺获得。
技术介绍
润滑滑动轴承和非润滑滑动轴承都是现有技术中所熟知的，后者也称作干摩擦轴承。润滑有双重目的：一方面是减少轴杆与轴承之间的摩擦，而另一方面是在轴承的操作期间维持接触区域中的适当间距。在操作期间存在三种基本的润滑状态：水动力润滑、滑型润滑（slipperylubrication）以及混合润滑。水动力动态是滑动轴承的理想操作状态。在此状态中，能够维持所需的水动压力的润滑膜是在轴杆与轴承之间的接触区域中生成的。所述状态可能受到过量负载或速度的破坏。理论上，为了维持与滑动轴承的操作相关联的水动力状态，必须满足两个条件。第一个条件是雷诺数必须较小，即，当ρ·U·h/η≤1（ρ：润滑剂密度、U：移动速度、h：轴杆与轴承之间的间隙、η：润滑剂粘度）时。第二个条件是在轴杆与轴承之间应存在一定的间隙，并且轴承应该足够小。滑型状态（Slipperyregime）是在润滑膜无法在轴杆与轴承之间的接触区域中形成时出现的。在这种情况下，在接触区域中仅存在一个分子层，该分子层通常由润滑剂的添加剂组成。这种状态是在启动或关闭阶段期间在系统的正常操作中出现的。最后，混合状态是介于水动力状态与滑型状态之间的过渡阶段。如上文所述，本专利技术涉及称作自润滑轴承的多孔滑动轴承。孔隙允许将润滑剂储存并保留在借助于毛细作用力互连的轴承孔内，从而在操作期间为接触区域提供足够量的润滑剂。因此在缺少空间或难以润滑时，多孔滑动轴承是非常有用的，其特征在于，所述多孔滑动轴承易于组装和维护、具有耐久性、可靠性以及低成本。烧结多孔轴承包含环形金属基质，所述金属基质的厚度通常可以在0.5毫米与几毫米之间变化。所述基质是借助于粉末冶金制造工艺获得的，所述工艺能够在这些轴承所需的容量中提供常规上包含在15%到35%范围内的孔隙率。这些厚度和孔隙率的值是用于评估和说明目的的近似值，并且对于本专利技术而言是非限制性的。粉末冶金工艺的基本步骤如下：-将金属粉末混合；-压紧；以及-烧结。烧结包括在受控的环境和温度下使基质经受某种处理。烧结温度大约可以达到材料熔融温度的75%。烧结使基质具有所需的机械性能，从而维持用于确保轴承的自润滑所需的孔隙率。此外，粉末冶金制造工艺可以包括以下修整工艺：-校准；-机器加工；以及-表面处理。校准包括对基质进行重新压紧，以便通过按压来改进尺寸精度。机器加工和研磨能够进一步改进尺寸精度，但是会对材料造成破坏或磨损。对于施加给烧结滑动轴承的表面处理，首先，已知的表面处理包括：将薄的涂层涂覆到接触表面上的轴承基质的基底，例如，通过电镀、镀锌（冷或热）、热投射或者层压。逻辑上，表面涂层必须足够薄，从而不会由于堵塞基质的孔而使轴承的自润滑功能无效。根据选定的金属或者涂层工艺，可以实现性能的改进，尤其包括基质的抗氧化性、抗磨损性以及抗胶合性，由于其中一些内容与本专利技术的相似性，因此将在下文中详细描述。首先，铜等软金属的薄表面涂层允许轴杆在操作期间进行相对较好的布置，从而引起在基质的噪音减少以及结构疲劳方面的改进。其次，用于堵塞其接触表面中孔的基质的表面涂层（显然部分堵塞了基质的接触表面中的孔）在操作期间相对提高了摩擦系数。这是由于在轴承的操作期间，对轴杆的驱动在负载区域中生成了润滑剂的水动压力。由于此压力，润滑剂穿过孔被吸入轴承中，随后穿过负载最小的区域被排出。因此，并非最佳地形成水动力动态，这是因为轴承接触表面的孔隙使得润滑膜无法得到维持。因此，用于对孔进行部分堵塞的表面涂层使得轴承的抗负载性增大，从而维持水动力膜、提高轴承的操作摩擦系数。在现有技术中已知多种用于对表面上的孔进行密封或部分封闭的方法。例如，专利申请案US-2003/003157描述了一种用于对孔进行密封的方法，所述方法通过用树脂来浸渍所述表面并且随后对其进行固化来实施。还已知施加到烧结轴承上的另一系列的表面处理，所述表面处理意图获得与先前对孔进行封闭相同的效应，以降低操作的摩擦系数，但其采用的方式不同，尤其是通过在接触表面上对基质的材料进行塑化。因此，在专利ES-2015607中可以找到一种施加用于对孔进行密封的表面处理的方法，所述方法基于由热膨胀对所述表面进行压紧，通过对接触表面的材料进行塑化来实施。在验证文档ES-0949427中可以找到另一种用于对孔进行密封的方法，所述方法借助于在所述表面上进行按压或者辊压一种工具，通过对接触表面的材料进行塑化来实施。另一方面，更常用于制造烧结滑动轴承基质的金属是：铁、钢、铜、青铜和黄铜。烧结轴承通常是基于对不同的金属和碳粉进行混合获得的，在烧结轴承中使用的众所周知的一些材料的实例如下：-烧结铁（基于对纯铁粉末进行混合）；-具有较低铜含量的烧结钢（基于由碳（<0.3%）、铜（1%-5%）以及剩余部分的纯铁组成的混合金属粉末）；-具有较高铜含量的烧结钢（基于由碳（<0.3%）、铜（20%）以及剩余部分的纯铁组成的混合金属粉末）；以及-烧结青铜（基于由碳（<0.2%）、锡（9%-10%）以及剩余部分的纯铜组成的混合金属粉末）。在本说明书中，“铜基”烧结金属被理解为由主要包含铜的混合物形成的烧结金属（比照烧结“铁基”金属、任何其他“金属基”金属）。具有铜基基质的烧结轴承相对于具有铁基基质的烧结轴承而言具有技术优势，其中铜基烧结轴承在表面上相对较软。因此，铜基基质本身结合了轴杆较好布置的性能，从而因此降低了摩擦和噪音水平并且具有更长的结构疲劳寿命。出于本说明书的目的，软材料被理解为表面硬度基本上等于或者小于烧结铜金属的表面硬度的材料。相比之下，硬材料被理解为并不软的材料。例如，烧结铁和钢被视作硬金属。相反，铜、青铜和黄铜被视作软金属。显然，相对于具有硬金属基质的轴承而言，在上面段落中关于具有铜基基质的轴承的描述应该是针对具有软金属基质的轴承的描述来进行的。此外，具有铜等软金属基质的烧结轴承的一个重要方面在于它们具有以下优势：恰恰由于材料的表面较软，因此有助于通过塑化对基质的孔进行密封。如上文所述，这样提高了操作轴承的摩擦系数。具有软金属基质的轴承的表面塑化通常仅在其辊压工艺期间或者在第一次使用轴承时以自然的方式进行。另一方面，具有铁基基质的烧结轴承具有的比较性优势在于：其较低的成本以及从其提供较好的初始摩擦系数的更大硬度中衍生出的技术优势，即，在启动期间，在还未形成润滑膜时（通常在操作的最初5秒之内）。这是由于初始摩擦系数很大程度上取决于轴杆与轴承之间的接触表面的面积，接触表面越大，初始摩擦系数就越大。最初，硬金属基质的形变远小于软金属基质，因此具有较少的接触表面。因此需要获得一种烧结滑动轴承，所述轴承将同时保持具有软金属基质的轴承的技术优势以及具有硬金属基质的轴承的技术优势。相对于这一技术问题，第一解决方案包括（例如）通过电镀等在硬金属基质的接触表面上提供较薄的软金属涂层，所述涂层足够薄，从而不会完全地阻塞基质的孔隙。所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.02.15 ES P2011301991.一种用于制造多孔烧结滑动轴承的工艺，所述轴承具有环形基质，所述环形基质带有用于耦接旋转轴杆的中心孔，所述工艺包含以下步骤：通过粉末冶金制造工艺获得所述基质；以及在所述基质的所述中心孔上涂覆软金属多孔涂层；因此有助于通过所述涂层中的所述孔的塑性形变进行密封；其特征在于，所述多孔涂层的所述金属是铜基金属；所述多孔涂层的厚度包含在1μm到30μm的范围内。2.根据权利要求1所述的用于制造多孔烧结滑动轴承的工艺，其特征在于，所述基质是硬金属的。3.根据权利要求2所述的用于制造多孔烧结滑动轴承的工艺，其特征在于，所述基质的所述金属是铁基金属。4.根据权利要求1所述的用于制造多孔烧结滑动轴承的工艺，其特征在于，所述多孔涂层是通过电镀涂覆的。5.根据权利要求1所述的用于制造多孔烧结滑动轴承的工艺，其特征在于，所述多孔涂层的厚度包含在8μm到15μm的范围内。6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于制造多孔烧结滑动轴承的工艺，其特征在于，所述工艺包含以下步骤：用化学型孔填充产品来浸渍所述基质的所述中心孔；电镀工艺；以及移除所述化学型孔填充产品。7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔斯·安东尼奥·卡洛尔马丁内斯，弗朗西斯·斯卡尼罗卡，玛丽·卡门·蒙特尔加斯孔，
申请(专利权)人：冶金烧结索尔索纳有限公司，
类型：
国别省市：