专利名称：堆焊制造的双金属自润滑关节轴承、方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自润滑关节轴承、制造方法及其制造设备，尤其是一种制造工艺简单、成本低、适合于大批量生产的堆焊制造的双金属自润滑关节轴承、方法及设备。
背景技术：
由于铜合金具有强度高及较好的润滑效果，因此现有自润滑关节轴承的工作而大多是铜合金面镶嵌固体润滑剂，其结构形式及制造方法基本上有以下几种一种是采用铸造方法铸出整体为铜合金筒形的关节轴承外圈或内圈，经机械加工内球面或外球面，在球面上均匀布孔，将固体润滑剂镶嵌于孔中，再经磨加工而成。因内圈或外圈整体均为铜合金，存在着浪费大量有色金属、工艺繁琐、成本高的问题。另一种是将铜合金粉铺撒在钢板上，通过烧结形成双金属板材，并经过多次轧制及消除应力处理，制成孔隙率低的复合板材，再卷制加工成轴承内圈，与关节轴承的钢制外圈内径过盈装配，存在着产品装配可靠性差、使用时易产生位移及结构复杂、工艺繁琐、成本高等缺点。另外，由于烧结工艺对钢板材质的限制，需采用机械强度低的低碳钢板材作为双金属基板，以至于在重载荷的工况条件下易发生挤压变形，无法与轴承外圈强度相匹配。
虽然现有的等离子喷涂技术或堆焊技术均可以将铜合金粉末直接喷涂或堆焊在已加工好的轴承外圈内球面或内圈的外球面上，但是两种喷涂方法分别存在着不同问题，以至于迄今为止还没有用等离子喷涂或堆焊技术制造自润滑关节轴承。
1.等离子喷涂方法在喷涂过程中需要采用氩气或氮气作为保护气体，生产成本高、设备投资大，喷涂后所获得的高致密性铜合金覆层，不能作为镶嵌固体润滑剂的自润滑材料，只能采用油润滑方式，不适合于自润滑关节轴承的生产；2.现有堆焊技术通常是先将高强度钢(轴承钢或中碳钢)局部加热，将铜合金堆焊在已预热的部位；再对下一部位加热，之后再将铜合金堆焊在预热的部位……，加热、焊接反复进行，其加热、焊接是一个不连续的间断动作。如此，存在着如下问题(1)无法统一各个部位的加热时间，继而无法控制加热温度，使整个工件受热不均，导致所产生的应力不均，产品质量得不到保证；(2)间隔进行的加热、堆焊动作使堆焊的生产效率低，无法应用于大规模轴承工业生产；(3)堆焊是在未经任何处理的高强度钢上进行，如在自润滑关节轴承的内圈或外圈上堆焊铜合金层并镶嵌固体润滑剂作自润滑层，则无法在高强度钢上加工盲孔，使固体润滑剂只能镶嵌在铜合金层中，势必增加铜合金层的厚度，浪费大量的有色金属，加大了轴承的生产成本。
发明内容
本发明是为了解决现有技术所存在的加工工艺复杂、成本高等技术问题，提供一种加工工艺简单、成本低、可靠性高的堆焊制造的双金属自润滑关节轴承、方法及设备。
本发明的技术解决方案是一种堆焊制造的双金属自润滑关节轴承，有轴承钢或中碳钢外圈1、轴承钢或中碳钢内圈2及置于外圈1、内圈2之间的自润滑层3，所述的自润滑层3是堆焊在外圈1内球面或内圈2外球面所形成的铜合金层4，盲孔5贯穿铜合金层4并深入外圈1或内圈2，盲孔5内填充有固体润滑剂6，铜合金层4的厚度是2～6mm，盲孔5的深度是8～10mm。
一种堆焊制造双金属自润滑关节轴承的制造方法，其特征在于有如下步骤a.将轴承钢或中碳钢经过正火或淬火处理，制成硬度为300～320HBS的轴承外圈1或内圈2；b.将外圈1或内圈2固定在旋转装置上，将外圈1或内圈2局部温度加热到800～950℃，将铜合金连续堆焊在匀速旋转加热的外圈1内球面或内圈2外球面上形成铜合金层4，铜合金层4厚度为2～6mm；c.对堆焊后的外圈1或内圈2去应力处理，硬度为230～260HBS；d.在铜合金层4面上加工盲孔5，深度是8～10mm；e.镶嵌固体润滑剂6；f.按现有方法加工内圈2或外圈1；g.对经堆焊的外圈1或内圈2以及按现有方法加工的无堆焊层的内圈2或外圈1精加工，装配至成品。
一种堆焊制造双金属自润滑关节轴承的设备，有机架7，机架7上竖直设置有与电机相接的转盘8，转盘8上固定有工件夹具9，机架7上还设置有水平滑道10，水平滑道10上有滑架11，加热装置12、堆焊装置13沿旋转方向依次固定在滑架11上。
本发明是用改进的堆焊方法及专用堆焊设备将铜合金堆焊在自润滑轴承外圈内球面或内圈外球面上，具有如下优点1.由于是将关节轴承的外圈或内圈固定在匀速旋转装置上进行加热、堆焊，各个部位的加热时间一致，使各部位的受热均匀，加热温度统一控制在800～950℃，继而保证所产生的应力均匀，产品质量得到保证；2.加热、堆焊分别连续进行，比传统堆焊方法生产效率提高3倍以上，可应用于大规模轴承工业生产中；3.在堆焊前对高强度钢进行的正火或淬火处理，控制高强度钢的硬度，同时对轴承外圈或内圈的匀速加热，也可以改变高强度钢的硬度，使固体润滑剂镶嵌孔可以加工在外圈或内圈的球面上，从此可降低铜合金层的厚度，减少铜合金层的用量，节约大量的有色金属，降低轴承的生产成本。
图1为本发明实施例1的结构示意图。
图2为本发明实施例2的结构示意图。
图3为本发明实施例设备结构示意图。
图4为图3的A-A视图。
具体实施例方式实施例1实施例1如图1所示，有轴承钢或中碳钢外圈1、内圈2及置于外圈1、内圈2之间的自润滑层3，自润滑层3是堆焊在外圈1内球面所形成的铜合金层4，盲孔5贯穿铜合金层4并深入外圈1内球面，盲孔5内填充有固体润滑剂6，铜合金层4的厚度是2～6mm，盲孔5的深度是8～10mm。
具体生产方法如下a.将轴承钢或中碳钢经过正火或淬火处理，制成硬度为300～320HBS的轴承外圈1；b.将外圈1固定在旋转装置上，用加热装置将外圈1局部温度加热到800～950℃，用堆焊装置将铜合金连续堆焊在匀速旋转加热的外圈1的内球面上，形成铜合金层4，铜合金层4厚度为2～6mm；c.对堆焊后的外圈1去应力处理，硬度为230～260HBS；d.在铜合金层4面上加工盲孔5，深度是8～10mm；e.镶嵌固体润滑剂6；f.按现有方法加工内圈2；g.对经堆焊的外圈1以及按现有方法加工的无堆焊层的内圈2精加工，装配至成品。
堆焊制造双金属自润滑关节轴承的设备如图3、图4所示有机架7，机架7上竖直设置有与电机相接的转盘8，转盘8上固定有工件夹具9，机架7上还设置有水平滑道10，水平滑道10上有滑架11，加热装置12、堆焊装置13沿旋转方向依次固定在滑架11上。
堆焊时，工件夹具9将外圈1固定，沿滑道10移动滑件11，使加热装置12、堆焊装置13置于外圈1内，其相隔距离可由微机控制，启动转盘，加热装置12在前，先对外圈1加热，堆焊装置13在后进行堆焊。
实施例2实施例1如图1所示，有轴承钢或中碳钢外圈1、内圈2及置于外圈1、内圈2之间的自润滑层3，自润滑层3是堆焊在内圈2外球面所形成的铜合金层4，盲孔5贯穿铜合金层4并深入内圈2外球面，盲孔5内填充有固体润滑剂6，铜合金层4的厚度是2～6mm，盲孔5的深度是8～10mm。
具体生产方法如下a.将轴承钢或中碳钢经过正火或淬火处理，制成硬度为300～320HBS的轴承内圈2；b.将内圈2固定在旋转装置上，用加热装置将内圈2局部温度加热到800～950℃；启动堆焊装置，将铜合金连续堆焊在匀速旋转加热的内圈2外球面上形成铜合金层4，铜合金层4厚度为2～6mm；c.对堆焊后的内圈2去应力处理，硬度为230～260HBS；d.在铜合金层4面上加工盲孔5，深度是8～10mm；e.镶嵌固体润滑剂6；f.按现有方法加工外圈1；g.对经堆焊的内圈2以及按现有方法加工的无堆焊层的外圈1精加工，装配至成品。
堆焊制造双金属自润滑关节轴承的设备同实施例1。
堆焊时，工件夹具9将内圈2固定，沿滑道10移动滑件11，使加热装置12、堆焊装置13置于内圈2外，其相隔距离可由微机控制，启动转盘，加热装置12在前，先对内圈2加热，堆焊装置13在后进行堆焊。
本发明方法及设备还适用于制造圆筒式双金属自润滑轴套。
权利要求
1.一种堆焊制造的双金属自润滑关节轴承，有轴承钢或中碳钢外圈(1)、内圈(2)及置于外圈(1)、内圈(2)之间的自润滑层(3)，其特征在于所述的自润滑层(3)是堆焊在外圈(1)内球面或内圈(2)外球面所形成的铜合金层(4)，盲孔(5)贯穿铜合金层(4)并深入外圈(1)或内圈(2)，盲孔(5)内填充有固体润滑剂(6)，铜合金层(4)的厚度是2～6mm，盲孔(5)的深度是8～10mm。
2.一种堆焊制造双金属自润滑关节轴承的方法，其特征在于有如下步骤a.将轴承钢或中碳钢经过正火或淬火处理，制成硬度为300～320HBS的轴承外圈(1)或内圈(2)；b.将外圈(1)或内圈(2)固定在旋转装置上，将外圈(1)或内圈(2)局部温度加热到800～950℃，将铜合金连续堆焊在匀速旋转加热的外圈(1)内球而或内圈(2)外球面上形成铜合金层(4)，铜合金层(4)厚度为2～6mm；c.对堆焊后的外圈(1)或内圈(2)去应力处理，硬度为230～260HBS；d.在铜合金层(4)面上加工盲孔(5)，深度是8～10mm；e.镶嵌固体润滑剂(6)；f.按现有方法加工内圈(2)或外圈(1)；g.对经堆焊的外圈(1)或内圈(2)以及按现有方法加工的无堆焊层的内圈(2)或外圈(1)精加工，装配至成品。
3.一种堆焊制造双金属自润滑关节轴承的设备，其特征在于有机架(7)，机架(7)上竖直设置有与电机相接的转盘(8)，转盘(8)上固定有工件夹具(9)，机架(7)上还设置有水平滑道(10)，水平滑道(10)上有滑架(11)，加热装置(12)、堆焊装置(13)沿旋转方向依次固定在滑架(11)上。
全文摘要
本发明公开一种堆焊制造的双金属自润滑关节轴承、方法及设备，有轴承钢或中碳钢外圈(1)、轴承钢或中碳钢内圈(2)及置于外圈(1)、内圈(2)之间的自润滑层(3)，其特征在于所述的自润滑层(3)是堆焊在外圈(1)内球面或内圈(2)外球面所形成的铜合金层(4)，盲孔(5)贯穿铜合金层(4)并深入外圈(1)或内圈(2)，盲孔(5)内填充有固体润滑剂(6)，铜合金层(4)的厚度是2～6mm，盲孔(5)的深度是8～10mm。制造工艺简单、成本低、适合于大批量生产，克服了现有技术所存在的问题。
文档编号B23K37/00GK1900542SQ20061004734
公开日2007年1月24日 申请日期2006年7月24日 优先权日2006年7月24日
发明者关振国, 孙承玉, 刘长波, 魏柏林, 郑东旭 申请人:大连三环复合材料技术开发有限公司