本發(fā)明涉及一種含油軸承環(huán)的粉末冶金-軋制成形的制造方法，屬于機(jī)械制造技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

目前市場上多數(shù)含油軸承環(huán)通過粉末冶金方式生產(chǎn)獲得，這類軸承環(huán)利用銅粉或鐵粉作為主要基體材料，經(jīng)過混料、壓制成形、還原燒結(jié)、精整、清洗，最后真空浸油而成自潤滑軸承，這類軸承主要用于低載荷、低轉(zhuǎn)速工況。現(xiàn)有的生產(chǎn)含油軸承的方法主要是利用軸與軸承之間間隙儲油(如專利申請?zhí)?01010618480.x)或是利用粉末冶金孔隙儲油(如專利申請?zhí)?01510822757.3)。在實(shí)際工作中，這類軸承環(huán)與傳動軸直接接觸易因潤滑油不足形成硬質(zhì)接觸而嚴(yán)重磨損。另外，粉末冶金獲得的軸承環(huán)沒有完整的金屬流線不能承受較大的載荷?，F(xiàn)有的軸承環(huán)軋制成形技術(shù)(如專利申請?zhí)?01310013103.7，專利申請?zhí)?01510610173.x)主要關(guān)注于軸承環(huán)金屬流線形成，沒有考慮軸承環(huán)儲油自潤滑。因此，本發(fā)明提出一種含油軸承環(huán)的粉末冶金-軋制成形的制造方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)的目的是提供一種含油軸承環(huán)的粉末冶金-軋制成形的制造方法。這種軸承環(huán)不僅能較好的儲油避免軸與軸承環(huán)硬質(zhì)接觸，而且有完整的金屬流線來提高軸承承載能力，延長軸承使用壽命。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)方案：一種含油軸承環(huán)的粉末冶金-軋制成形的制造方法，其特征在于包括如下步驟：

1)獲得構(gòu)成冶金粉末型腔的外環(huán)和內(nèi)環(huán)：內(nèi)環(huán)和外環(huán)經(jīng)過軋制成形形成直徑不同高度相同的兩個環(huán)，這兩個環(huán)件同心放置構(gòu)成冶金粉末型腔；通過軋制成形改變兩個環(huán)件的塑性變形能力，保證兩個環(huán)件與冶金粉末塑性變形能力一致；

2)準(zhǔn)備原材料：按照al粉、cu粉所占重量百分比例為：al粉85％～90％、cu粉10％～15％，準(zhǔn)備al粉和cu粉；

3)電鍍包覆：將銅粉電鍍到鋁粉的表面，電鍍后鋁粉表面包覆一層銅粉，便于在混料過程中合金更加均勻；

4)混料，混料時間以冶金粉末混合均勻?yàn)榧眩?/p>

5)冶金粉末型腔中壓制成形：將混合后的粉末用100目的漏斗進(jìn)行篩選，去掉100目不能通過的粉末，然后將過篩的粉末裝入步驟1)中環(huán)件構(gòu)成的冶金粉末型腔中，利用成形模具在高壓下壓實(shí)粉末，使冶金粉末在環(huán)件構(gòu)成的型腔中壓實(shí)形成環(huán)坯；

6)還原燒結(jié)：將步驟5)壓實(shí)形成的環(huán)坯在高溫網(wǎng)帶電爐中進(jìn)行燒結(jié)，調(diào)試燒結(jié)爐參數(shù)網(wǎng)速，設(shè)置低溫區(qū)、高溫區(qū)、降溫區(qū)的溫度和保護(hù)氣氛；

7)環(huán)坯燒結(jié)后軋制成形：將經(jīng)過燒結(jié)獲得的軸承環(huán)坯放置在徑軸向輾環(huán)機(jī)上，驅(qū)動輥與環(huán)坯外層外表面接觸并保持外切，芯輥與環(huán)坯內(nèi)層內(nèi)表面接觸并保持內(nèi)切；驅(qū)動輥帶動環(huán)坯和芯輥旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，同時芯輥沿著環(huán)坯徑向作直線進(jìn)給運(yùn)動；軸向軋制的錐輥保持旋轉(zhuǎn)來消除寬展和魚尾缺陷；

8)粉末冶金-軋制成形的環(huán)件精整：將燒結(jié)并軋制成形的環(huán)件按尺寸要求進(jìn)行超精處理，以便滿足使用要求；

9)清洗：將精整后的軸承環(huán)件放置在超聲波清洗機(jī)中清洗，去掉雜質(zhì)和污垢；

10)浸油：將粉末燒結(jié)-軋制成形的軸承環(huán)件放置在真空浸油機(jī)中，在負(fù)大氣壓下將潤滑油浸入軸承孔隙中，使孔隙浸滿潤滑油，得到含油軸承環(huán)。

步驟1)中的外環(huán)的外側(cè)面上設(shè)有滾道型面。

步驟2)中：al粉的粒徑是100目，cu粉的粒徑是200目。

步驟4)中：混料時間大于等于1小時。

步驟5)中利用成形模具在高壓下壓實(shí)粉末為：加壓500mpa，密度2.3～2.7g/cm³。

步驟6)中：在高溫網(wǎng)帶電爐中進(jìn)行燒結(jié)，調(diào)試燒結(jié)爐參數(shù)網(wǎng)速為54mm/min，設(shè)置低溫區(qū)為375℃、高溫區(qū)為510℃、降溫區(qū)為460℃的溫度和保護(hù)氣氛，燒結(jié)時間2小時。

本發(fā)明的有益效果是：將粉末冶金工藝和雙金屬環(huán)軋制成形工藝結(jié)合得到的一種含油軸承環(huán)的粉末冶金-軋制成形的制造方法，不僅制造的含油軸承環(huán)(軸承環(huán)件)通過冶金粉末孔隙儲油實(shí)現(xiàn)軸承的自潤滑，避免了軸承環(huán)因潤滑油不足形成硬質(zhì)接觸而磨損，而且通過軋制成形得到的軸承環(huán)具有了金屬流線沿著環(huán)件周向分布特點(diǎn)，顯著改善了軸承環(huán)件內(nèi)部組織和力學(xué)性能，提高了軸承環(huán)的承載能力。此外，環(huán)件軋制成形時增加滾道型面，使含油軸承環(huán)具有滾動軸承環(huán)工作特點(diǎn)，擴(kuò)大粉末冶金-軋制成形的軸承環(huán)使用范圍。

附圖說明

圖1是本發(fā)明兩個環(huán)件同心放置構(gòu)成冶金粉末型腔(左圖：沒有滾道型面，右圖：有滾道型面)。

圖2是本發(fā)明冶金粉末在環(huán)件構(gòu)成的型腔中壓實(shí)形成毛坯(左圖：沒有滾道型面，右圖：有滾道型面)。

圖3是本發(fā)明粉末冶金-軋制成形示意圖。

圖4是本發(fā)明粉末冶金-軋制成形的含油軸承環(huán)(左圖：沒有滾道型面，右圖：有滾道型面)。

圖中：1-驅(qū)動輥，2-導(dǎo)向輥，3-環(huán)坯外層環(huán)，4-冶金粉末環(huán)，5-環(huán)坯內(nèi)層環(huán)，6-芯輥，7-錐輥，8-環(huán)件外層環(huán)，9-冶金粉末成形環(huán)，10-環(huán)件內(nèi)層環(huán)。

具體實(shí)施方式

下面具體結(jié)合附圖與實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

一種含油軸承環(huán)的粉末冶金-軋制成形的制造方法，包括如下步驟：

1)將兩個環(huán)件毛坯放置在徑軸向輾環(huán)機(jī)上軋制變形，獲得直徑不同高度相同的環(huán)坯外層環(huán)(即外環(huán))3和環(huán)坯內(nèi)層環(huán)(即內(nèi)環(huán))5，環(huán)坯外層環(huán)3和環(huán)坯內(nèi)層環(huán)5同心放置構(gòu)成冶金粉末型腔，如圖1所示。環(huán)坯外層環(huán)3和環(huán)坯內(nèi)層環(huán)5經(jīng)過軋制變形后預(yù)留一定的塑形變形能力(例如材料為gcr15鋼，環(huán)坯外層環(huán)3外徑70mm，內(nèi)徑40mm，高20mm；環(huán)坯內(nèi)層環(huán)5外徑40mm，內(nèi)徑22mm，高20mm；經(jīng)過軋制變形環(huán)3外徑變成80mm，內(nèi)徑變成55.6mm，壁厚預(yù)留5mm減薄量；環(huán)5外徑變成40mm，內(nèi)徑變成34.4mm，壁厚預(yù)留5mm減薄量)，保證環(huán)坯外層環(huán)3和環(huán)坯內(nèi)層環(huán)5與冶金粉末塑性變形能力一致。

2)準(zhǔn)備原材料：按照重量百分比例準(zhǔn)備al粉85％～90％、cu粉10％～15％。al粉的粒徑是100目，cu粉的粒徑是200目。

3)電鍍包覆：將銅粉電鍍到鋁粉的表面，電鍍后鋁粉表面包覆一層銅粉，便于在混料過程中合金更加均勻。

4)混料，混料時間大于等于1小時，保證al粉和cu粉混合均勻(即得到冶金粉末)。

5)冶金粉末型腔中壓制成形：將混合后的粉末(即冶金粉末)用100目的漏斗進(jìn)行篩選，去掉100目不能通過的粉末，然后將過篩的粉末裝入步驟1)中環(huán)件構(gòu)成的冶金粉末型腔中，調(diào)試冶金粉末壓制成形模具，加壓500mpa，密度2.3～2.7g/cm³。冶金粉末在環(huán)坯外層環(huán)3和環(huán)坯內(nèi)層環(huán)5構(gòu)成的空腔中形成冶金粉末環(huán)(或稱環(huán)坯，或稱毛坯)4，如圖2所示。

6)將壓制形成的冶金粉末環(huán)4和構(gòu)成型腔的環(huán)坯外層環(huán)3和環(huán)坯內(nèi)層環(huán)5在高溫網(wǎng)帶電爐中進(jìn)行燒結(jié)，調(diào)試燒結(jié)爐參數(shù)網(wǎng)速54mm/min，設(shè)置低溫區(qū)375℃、高溫區(qū)510℃、降溫區(qū)460℃的溫度和保護(hù)氣氛，燒結(jié)時間2小時，燒結(jié)后冶金粉末環(huán)件徑向壓潰強(qiáng)度不低于300mpa；得到經(jīng)過燒結(jié)獲得的軸承環(huán)坯。

7)環(huán)坯燒結(jié)后軋制成形：將經(jīng)過燒結(jié)獲得的軸承環(huán)坯放置在徑軸向輾環(huán)機(jī)上(如圖3所示)，驅(qū)動輥與環(huán)坯外層環(huán)3外表面接觸并保持外切，芯輥與環(huán)坯內(nèi)層環(huán)5內(nèi)表面接觸并保持內(nèi)切。驅(qū)動輥帶動環(huán)坯和芯輥旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，同時芯輥沿著環(huán)坯徑向作直線進(jìn)給運(yùn)動。軸向軋制的錐輥7保持旋轉(zhuǎn)來消除寬展和魚尾缺陷。經(jīng)過軋制成形獲得的軸承環(huán)件(如圖4所示)外層環(huán)8、冶金粉末成形環(huán)9、環(huán)件內(nèi)層環(huán)10直徑擴(kuò)大，厚度減薄，高度不變。

8)粉末冶金-軋制成形的環(huán)件精整：將燒結(jié)并軋制成形的環(huán)件按尺寸要求(具體尺寸外徑105mm，內(nèi)徑72.7mm，高20mm)進(jìn)行超精處理，以便滿足使用要求。

9)清洗：將精整后的軸承環(huán)件放置在超聲波清洗機(jī)中清洗(超聲波清洗機(jī)的功率為1000w)，20分鐘后烘干，去掉雜質(zhì)和污垢。

10)浸油：將粉末燒結(jié)-軋制成形的軸承環(huán)件放置在真空浸油機(jī)中，在負(fù)一個大氣壓下將美孚shc626專用潤滑油充分浸入軸承孔隙中，使孔隙浸滿潤滑油，保證含油率達(dá)到25％，得到含油軸承環(huán)。

本發(fā)明al粉和cu粉的上下限、區(qū)間取值，以及各工藝參數(shù)(如溫度、時間等)的上下限、區(qū)間取值都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，在此不一一列舉實(shí)施例。