专利名称：粉末冶金技术制取增压器止推轴承的制作方法
技术领域：
本发明与金属粉末制造特殊形状的制品有关。
目前，世界上一些高性能的交通工具(如主战车、高速汽车、机动船等)几乎都采用了涡轮增压技术。现有国内外涡轮增压器所用的止推轴承，一般都采用ZQSn10减摩合金棒材经机械加工而成。采用此法生产止推轴承，加工工艺成熟，制品能满足中低转速下使用。其主要缺点是工艺流程长(需要十八道工序)，材质利用率低(仅37%左右)，由此生产效率低，成本高。同时该方法生产的止推轴承自润滑性差，在启动和刹车的一瞬间，往往出现烧结现象，转子和止推板卡住或者粘着，导致整台增压器寿命终止。
本发明为了克服上述方法的不足，采用粉末冶金方法制造增压器用的止推轴承，使制取的轴承既能适应中低档转速状态下使用，又能满足高速旋转工况下运行，并且材料利用率高，使用寿命长。
本发明的特征在于所述的合金组成(重量百分含量%)为铜基预合金粉92～96%，固体润滑剂包括石墨1～3%和二硫化钼0.5～2%，以及合金基体强化元素包括镍、钴、钨、钼等元素的任一种、二种或三种元素之和为0.8～4%构成合金组份。
铜基预合金粉，将铜85%，锡6%，锌6%，铅3%的重量百分比(%)配备好原料，经熔炼混合均匀后喷雾制成小于0.15mm的粉末备用，或购买小于0.15mm的FQSn6-6-3合金粉代用(铜基预金粉以下简称FQSn6-6-3合金粉)。依据所设计的合金重量百分含量(%)取FQSn6-6-3合金粉作为合金的基体材料，同时取粒度为0.075mm的石墨粉1～3%，二硫化钼粉0.5～2%作为固体润滑剂，并称取小于0.075mm的镍粉或钴粉、以及小于43μm的钨粉或钼粉的任何一种、二种或三种金属粉之和为0.8～4%作为合金基体的强化材料，可以起固熔强化和弥散强化作用，以增强合金基体的耐磨性能，其用量视用途而定。合金基体强化材料，可以用金属粉末机械混入;也可以用金属盐形式加入，随后进行还原成固熔体粉末。根据生产的需要，在合金基体的基础上，改变固体润滑剂和基体强化元素的用量，可制取各种用途的止推轴承。例如在合金基体材料中配入0.8～3%的固体润滑剂和1～3%的镍可制取普通止推轴承和J125系列的浮环轴套;在合金基体材料中配入0.8～3%固体润滑剂，再配入0.5～3%的(钨、钼、镍)复合粉，可制取K14系列止推轴承板;在上述合金成分配比的基础上，改变其粒度和粒度组成、成型压力和烧结温度，从而得到8～15%孔隙度的产品，通过真空浸油和调节精整压力，使产品保持一定的含油率，由此制得复合润滑性能好、能满足K27系列和J80系列高速(3万～12万r/min)运行的产品。
制取涡轮增压器用止推轴承工艺如图1所示。按配比称取铜基合金粉、固体润滑剂和基体强化元素等三种粉末，在V型混料器或其它混料设备中混合8～12小时，使各种粉末充分混合均匀，然后称取定量的混合料装模，起动压力机(控制压力为3～7t/cm2)压制成型，依据生产的需要，可调整压力，控制坯件的孔隙度;坯件送进烧结炉进行烧结，在790～850℃的温度下通氢气进行烧结，并保温1～3小时;通过烧结的产品转入真空浸油4～6小时，使产品的含油率适中，确保在不同工作状态下，轴承有良好的润滑性能;浸油后的产品装入模具，控制压力为5～8t/cm2进行精整，由此制得合格的止推轴承产品。该止推轴承产品，经装机台架试验，以及上千台装机使用，其综合性能符合设计要求，满足了涡轮增压器的高速运行。
采用粉末冶金方法与现有机械加工方法相比，本发明优点在于生产工艺流程短(只需六道工序)，生产效率高(可提高10～12倍)，成材率高(可达95%以上)，每生产10万件止推轴承可节省ZQSn10合金棒材2.2吨，因而生产成本低;尤其本发明生产的轴承，在高速运转的工况下自润滑性能好，使用寿命长。
图1为本发明的生产工艺流程图。
实施例1，按成份配比，将0.15mm的FQSn6-6-3合金粉末94克，石墨2克，二硫化钼1克，镍粉3克，经12小时混合，以3t/cm2的压力成型，在810℃烧结1小时，氢气保护，然后再用3.5t/cm2的压力进行精整，即可得所需要尺寸和形状的产品。
实施例2，为制取增压器用粉末冶金浮环轴承，在0.15mm的合金粉FQSn6-6-3中，添加2.5%的镍粉，同时，添加石墨(0.075mm)作固体润滑剂，其量为2.0%，使材料具有固体自润滑性能。将上述混合物冷压-烧结工艺制取烧结制品，同在高于成型压力的条件下进行精整(7t/cm2)保证产品的良好性能。用该材料制成的产品已作增压器的浮环轴套，用于J125系列产品。
实施例3，在0.15mm的预合金化合金粉末中，同时添加2.8%的0.075mm的镍粉和1.0%的43μm的细钨粉和钼粉，而后者具有弥散强化作用。在固体润滑剂中，按2∶1的比例加入石墨和二硫化钼粉，其量为2.5%其固体润滑效果优于实施例1，该产品可用于K14系列止推轴承板。
实施例4，在实施例2的材料成分基础上，通过改变冷压-烧结-精整的工艺参数使产品具有10～15%的孔隙度，并且，采用真空浸油，使材料不仅具有一定的机械性能，同时具有固体自润滑和油膜润滑的效果。用这种材料制成的增压器止推轴承，可广泛用于转速为3万至9万r/min的K27系列产品，并且收到了十分理想的效果。
权利要求
1.粉末冶金技术制取增压器止推轴承，其特征在于合金重量百分(%)组成为铜基预合金粉92～96%，固体润滑剂包括石墨粉1～3%和二硫化钼粉0.5～2%，合金基体强化元素包括镍、钴、钨、钼粉的任何一种、二种或三种之和为0.8～4%构成合金组份。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于合金基体强化元素的加入方式，可以用金属粉末机械混入法，也可以用金属盐的形式加入，然后进行还原成合金化固熔体粉末。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于(1)采用喷雾法制取Cu-Sn-Zn-Pb的铜基预合金粉;(2)将定量的铜基预合金粉、固体润滑剂和合金基体强化元素三种粉末混和均匀装模，控制压力为3～7t/cm2压制成型。(3)压坯在790～850℃的温度下通氢气进行烧结，并保温1～3小时;(4)经烧结的压坯送入真空浸油1～2小时;(5)浸油后的坯件装入模具，控制压力为3.5～8t/cm2，进行精整得到合格的增压器止推轴承。
全文摘要
粉末冶金技术制造增压器止推轴承是由铜基预合金粉、石墨和二硫化钼固体润滑剂，以及合金基体强化元素包括镍、钴、钨、钼等构成合金组分，经粉末冶金成型、烧结、真空浸油和精整等工序，制成增压器用的止推轴承。该轴承既适应中低转速状态下使用。又能满足高速旋转(3万至12万r/min)工况下运行。本发明具有生产工艺流程短，生产效率高，可达95％以上的成材率，自润滑性能好，使用寿命长等特点。
文档编号C22C1/05GK1086591SQ9211170
公开日1994年5月11日 申请日期1992年10月31日 优先权日1992年10月31日
发明者李溪滨, 谭林英, 王建业, 苏春明, 李美英, 杨纪云 申请人:中南工业大学