本發(fā)明涉及一種新型材料的自潤滑軸承，特別是一種冶金自潤滑軸承及其生產工藝。
背景技術：
現(xiàn)有技術中，粉末冶金含油軸承因多孔質金屬含油軸承具有噪聲低、尺寸小、價格便宜等優(yōu)點，同時還具有自潤滑特點，即一次浸油后就能長期使用，給用戶以極大的方便。含油軸承通過下列過程實現(xiàn)潤滑，即：當軸轉動時，由于真空度的作用，軸承孔隙中的潤滑油又因滑動表面摩擦產生的熱量使軸承基體孔隙中的潤滑油膨脹而滲出到軸承的工作表面，當軸的轉速達到一定值，運動副中的這些油所形成的油膜動力足以支承軸頸的載荷時，軸頸和軸承間有油膜作襯墊而不直接接觸或減少接觸，這時含油軸承即處在流體動壓潤滑狀態(tài)下工作。當軸停止轉動時，由于軸承溫度降低，以及毛細管作用，軸承多孔基體中的潤滑油又回縮到軸承的孔隙中貯藏起來。這就決定了含油軸承適用于中小載荷，且在較高速度時才能實現(xiàn)流體動壓潤滑。
當今自潤滑軸承材料正在產生巨大的需求，市場對此提出更高的要求，即便在嚴重的極端作業(yè)環(huán)境和重載條件下也要求免維護。近年來圍繞減少對液壓挖掘機的維修，被普遍認為是提高設備性能和效率的重要途徑，如液壓挖掘機的挖掘斗關節(jié)部位的軸套需要高承載、耐磨性和抗沖擊強度的搖擺運行的要求。由于粉末冶金含油軸承強度低，尤其是壓潰強度較低，不能承受重載，因此，傳統(tǒng)的粉末冶金軸承無法滿足實際使用要求。而當下普遍采用高力黃銅合金軸套為基體，再在軸套的四周鑲嵌石墨粒組成的自潤滑軸承，但這種自潤滑軸承存在著材料成本高、制造工藝復雜、生產效率低，因石墨孔的存在和加工造成機械強度破壞，從而導致耐沖擊性差等缺點，又因固體潤滑劑排布存在盲區(qū)，造成的邊界潤滑產生自潤滑不充分，這些弱點使得承載能力下降。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的主要目的在于提供一種為了解決上述技術不足而提供一種冶金自潤滑軸承，以適用于高承載低速度條件下的旋轉、擺動和直線往復運動。同時也適用于傳統(tǒng)潤滑無法達到或被禁止使用的場合，或者是在特殊工況，比如粉末、沖擊負載等條件下需要長期而穩(wěn)定使用的場合。典型例子在液壓挖掘機的挖掘斗關節(jié)部位等。
為了滿足上述要求，冶金自潤滑軸承的技術方案是：它呈軸套狀，原料組成的質量比是：鈦粉18～22％、鋁粉1～4.8％、石墨0.6～1％、硬質顆粒物1～5％、硬酯酸鋅1～5％，余量為鐵粉。
所述銅粉的平均粒徑不大于82μm。所述鋁粉的平均粒徑不大于150μm。所述石墨的平均粒徑不大于75μm。所述硬質顆粒物的平均粒徑不大于2μm。所述鐵粉的平均粒徑不大于150μm。
所述的硬質顆粒物為Fe2P、Fe3P、FeB、Fe2B、Fe3B中的兩種或以上的混合。
制造上述冶金自潤滑軸承工藝路線依次是：其特征是根據(jù)上述原料組成，將各原料混合、壓制成軸套狀坯料、真空燒結、滲碳、淬火、車加工至要求的幾何尺寸和真空浸油，制成成品。
根據(jù)上述冶金自潤滑軸承還可以在冶金自潤滑軸承的外圓包裹有鋼套。
制造上述包裹有鋼套的冶金自潤滑軸承工藝路線依次是：其特征是根據(jù)上述配料，將各原料混合、壓制成軸套狀坯料、真空燒結，車加工軸套狀坯料外圓，根據(jù)車加工后的軸套狀坯料的外圓制作鋼套，將車加工后的軸套狀坯料過盈壓入鋼套內，再擴散燒結，使鋼套與軸套狀坯料的接觸面間熔融結合，滲碳、淬火，車加工至要求的幾何尺寸和真空浸油，制成成品。
本發(fā)明冶金自潤滑軸承的含油率為19～22％。
根據(jù)上述方案制造的冶金自潤滑軸承能提高耐磨性和強度的機理是：
1、馬氏體晶粒提高了自潤滑軸承的耐磨性。從坯料燒結后的滲碳、淬火熱處理，處理后的軸承耐磨性大大提高，主要是由于淬硬層馬氏體晶粒細小，碳化物彌散度高，提高了材料的硬度。
2、添加硬質顆粒物提高了滑動軸承的耐磨性。硬質顆料選用與銅或銅合金有良好燒結性能的鐵基化合物Fe2P、Fe3P、FeB、Fe2B、Fe3B。這些鐵基化合物與銅具有很強的潤濕性，另外硬質顆粒物在銅的基體中得到有效地保持，由于鐵基化合物硬度高、耐磨損，對滑動軸承起到很強的支撐作用，提高了耐磨損性。
3、軸套狀坯料有鋼套包裹提高了整體性能。在過盈配合后再擴散燒結，本發(fā)明的擴散燒結為固相擴散燒結，固相擴散燒結是解決鋼基與鐵合金層結合強度的主要措施。在燒結前鋼套內徑與第一次燒結鐵合金軸套外徑之間有一定量的過盈配合，壓入后在固相擴散燒結前兩者之間已產生很大的結合應力，在的兩者相互緊密接觸之間經(jīng)燒結將發(fā)生原子擴散，最終使兩層材料之間產生牢固的結合力。本發(fā)明在軸套狀坯料與鋼套配合后形成整體，解決了軸套狀坯料脆性問題，提高了軸承的抗沖擊能力、抗壓潰能力。在使用裝配時也不容易變形。
4、本發(fā)明軸承的孔隙作用是為真空浸油，使軸承達19～22％的含油率。經(jīng)研究鐵合金軸承基體中同時存在三種孔隙：成形時的殘留孔；低熔點金屬熔化時熔解擴散留下的孔隙；混合在原料粉中的造孔劑揮發(fā)后所形成的孔隙。本方案的造孔劑是1～5％份額的硬酯酸鋅，它有兩個作用，一是良好脫模潤滑劑，二是在溫度400℃揮發(fā)掉80％，在溫度500℃揮發(fā)掉100％，經(jīng)揮發(fā)后留下的孔隙為浸油用于存油的微孔?？梢酝ㄟ^控制造孔劑的量來控制含油孔隙的比例。
附圖說明
構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：
圖1為本發(fā)明一較佳實施例的結構示意圖；
其中，上述附圖包括以下附圖標記：1、軸套狀坯料；2、鋼套；3、結合層。
具體實施方式
需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。
應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本申請所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。
下面將對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
如圖1所示，所述的冶金自潤滑軸承呈軸套狀，其原料組成的質量比是：鈦粉18～22％、鋁粉1～4.8％、石墨0.6～1％、硬質顆粒物1～5％、硬酯酸鋅1～5％，余量為鐵粉。所述銅粉的平均粒徑優(yōu)選不大于82μm。所述鋁粉的平均粒徑優(yōu)選不大于150μm。所述石墨的平均粒徑優(yōu)選不大于75μm。所述硬質顆粒物的平均粒徑優(yōu)選不大于2μm。所述鐵粉的平均粒徑優(yōu)選不大于150μm。所述的硬質顆粒物為Fe2P、Fe3P、FeB、Fe2B、Fe3B中的兩種或以上的混合。
制造上述冶金自潤滑軸承的工藝路線依次是：根據(jù)上述原料組成，將各原料混合、壓制成軸套狀坯料、真空燒結、滲碳、淬火、車加工至要求的幾何尺寸和真空浸油，制成成品。上述各道加工工藝的參數(shù)為常規(guī)工藝，不再詳細敘述。
根據(jù)上述冶金自潤滑軸承還可以在冶金自潤滑軸承的外圓包裹有鋼套。
制造上述包裹有鋼套的冶金自潤滑軸承工藝路線依次以是：根據(jù)上述配料，將各原料混合、壓制成軸套狀坯料、真空燒結，車加工軸套狀坯料外圓，根據(jù)車加工后的軸套狀坯料1的外圓制作鋼套2，將車加工后的軸套狀坯料1過盈壓入鋼套2內，再擴散燒結，使鋼套2與軸套狀坯料1的接觸面間熔融結合，形成結合層3，滲碳、淬火，車加工至要求的幾何尺寸和真空浸油，制成成品如圖1所示。
本發(fā)明冶金自潤滑軸承的含油率為19～22％。
冶金自潤滑軸承的機械性能與傳統(tǒng)粉末冶金軸承比較。
搖擺摩擦磨損性能比較。試件尺寸Φ50×Φ40×30；試驗條件：壓力50MPa，運動線速度0.5m/min，一次性涂油脂，連續(xù)實驗50小時。搖擺角度±45°，極限保護溫度150℃。
往復摩擦磨損性能比較。試件尺寸Φ50×Φ40×30；試驗條件：壓力1.2MPa，運動線速度1m/s，一次性涂油脂，連續(xù)實驗50小時。極限保護溫度150℃。
根據(jù)上述測試和實驗，可以看到，冶金自潤滑軸承的機械性能和摩擦磨損性能均優(yōu)于傳統(tǒng)的粉末冶金軸承和高力黃銅鑲嵌石墨的自潤滑軸承，同時在產品的制造成本上具有一定的優(yōu)勢。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。