滑动轴承的制作方法_2

文档序号:9332242阅读:来源:国知局
自对象轴2的负载 的材料形成即可,并非一定要由钢来形成。
[0032] 中间层11是形成于轴瓦10与轴套12之间的层。换言之,中间层11是层叠在轴 瓦10的内侧并且层叠在轴套12的外侧的层。中间层11由铝合金形成。具体地,中间层11 含有0? 05wt%的Cu、含有0? 05wt%的Zr、含有0? 02wt%的Ti、以及含有0?lwt%的Cr,剩 余部分由A1和不可避免的杂质构成。需要说明的是,构成滑动轴承1的各层的元素的质量 由ICP发光分光分析装置(岛津制作所制ICPS-8100)测量而得。
[0033] 测量中间层11的维氏硬度(硬度)可知,室温(20°C)下的维氏硬度为30。制作 与轴套12以及轴瓦10接合之前的中间层11的试料,并测量了该试料的维氏硬度。维氏硬 度是通过微型维氏硬度计(明石制作所制MVK-EII),以在50~400g的负载下于试验片上 的测量点上形成的压痕的大小(两个对角线的长度的平均值)为测量点的维氏硬度测量而 得。采用在试验片上的3~7个测量点进行测量而得的维氏硬度的平均值作为中间层11 的维氏硬度。
[0034] 另外,观察中间层11的任意截面,确认了不存在由中间层11所含有的A1以外的 成分(Cu、Zr、Ti、Cr)与A1形成的金属间化合物。即,确认到中间层11所含有的A1以外 的成分(以下称为"含有成分")的总量在A1的基质中形成了固溶体。
[0035] 对含有成分的量如下进行解析。使用电子探针显微分析仪(EPMA)(日本电子制 JXA8100),通过波长分散型X射线光谱法,按点分析的方式测量10点以上的中间层11的基 质(matrix)上(析出物以外)的含有成分的量,测量其平均值作为含有成分的固溶量。进 而以500倍以上的倍率,测量出4视场以上的视场整体中的含有成分的量作为含有成分的 总量。进而,测量出将含有成分的总量减去固溶量所得的值再除以含有成分的总量而得的 百分比作为含有成分中与A1形成金属间化合物的成分的比例即固溶比例。而且,我们认为 在固溶比例实际上为100% (例如98%以上)的情况下,含有成分以总量在A1基质中形成 了固溶体。需要说明的是,分析时的电子探针显微分析仪的电子探针的加速电压设为10kV。
[0036] 轴套12为层叠在中间层11的内侧的层。含有1. 3wt%的Cu、0. 5wt%的Cr、 0? 2wt%的Zr、4. 5wt%的Sn、1. 5wt%的Si、2wt%的Bi以及0? Olwt%的Ti,剩余部分由A1 和不可避免的杂质构成。Cr中的85wt%(轴套12整体中的17wt%)与A1形成金属间化 合物,Cr中的剩余部分与A1形成固溶体。即,通过使用电子探针显微分析仪解析轴套12, 测量出作为轴套12的含有成分的Cr的固溶比例,该Cr的固溶比例为85wt%。
[0037] 测量滑动轴承1的耐疲劳性能值的结果为105MPa。耐疲劳性能值是指通过后述的 往复运动载荷试验机进行了疲劳试验时不产生疲劳破坏的表面压力的上限值。另外,产生 了疲劳破坏是指在疲劳试验中在轴套12上产生的裂纹贯穿中间层11传播至轴瓦10,由此 由中间层11和轴套12构成的A1合金层从轴瓦10脱尚。
[0038] 图2A是通过往复运动载荷试验机进行的疲劳试验的示意图。如图2A所示,先准 备在长度方向的两端形成有圆柱形的贯穿孔的连杆R,由一端的贯穿孔轴支承对象轴2 (点 阴影)。需要说明的是,在将两个滑动轴承1组合成圆筒形的状态下(斜阴影线)在轴支承 对象轴2的连杆R的贯穿孔的内周面进行安装。在对象轴2的轴向上的连杆R的两外侧轴 支承对象轴2,并以使每单位时间的转速为3000转/分钟的方式使对象轴2旋转。将对象 轴2的相反侧的连杆R的端部连结到在连杆R的长度方向上往复运动的移动体F,使该移 动体F的往复载荷按照每次进行疲劳试验而变化。另外,以使每单位时间的移动体F的往 复次数为3000次/分钟的方式使移动体F往复移动。另外,往连杆R与对象轴2之间供给 发动机油(CF-4 10W-30)。另外,调整发动机油的温度以使试验时的滑动轴承1的温度为 180°C。需要说明的是,对象轴2采用进行了高频淬火的碳素钢(S55C)。然后,继续进行滑 动轴承1的疲劳试验,直到对象轴2的转速(移动体F的往复次数)达到107次。确定在 疲劳试验后滑动面不产生龟裂的上限的移动体F往复载荷,测量出该往复载荷除以对象轴 2与滑动轴承1的接触面积得出的表面压力作为耐疲劳性能值。
[0039] 另外,测量滑动轴承1的耐热粘性能值的结果为105MPa。耐热粘性能值是指通过 后述的静载荷试验机进行了热粘试验时不产生热粘的表面压力的上限值。
[0040] 图2B是通过静载荷试验机进行的热粘试验的示意图。如图2B所示,先准备轴支 承圆柱形的对象轴2 (点阴影)的滑动轴承1 (斜阴影线),从对象轴2的径向外侧通过一 对保持体S支承滑动轴承1。以使每单位时间的转速为1300~8000转/分钟的方式使对 象轴2旋转。另外,在与对象轴2的中心轴垂直交叉的轴上作用使一对保持体S相互朝着 对象轴2的中心轴接近的静载荷,并使该静载荷的大小渐次增加5MPa。另外,以使滑动轴 承1整体至少浸渍到发动机油0(SN0W- 20)的方式在油浴中进行热粘试验。在旋转对象 轴2所需的力矩为规定值以上的情况下,当滑动轴承1的温度达到规定温度以上时,停止静 载荷试验机,并且测量出在静载荷试验机停止前的瞬间作用在一对保持体S上的表面压力 (每单位接触面积的静载荷)作为耐热粘性能。规定温度是指目标温度加上允许上升温度 后的温度。目标温度为20~40°C(室温)。调整油浴的发动机油0的温度使滑动轴承1的 温度为目标温度。允许上升温度是指在不发生热粘的正常的摩擦状态下可上升的滑动轴承 1的温度,在从目标温度开始上升的上升温度达到允许上升温度以上的情况下,能认为发生 了热粘。确定在热粘试验中不发生热粘的上限静载荷,测量出该静载荷除以对象轴2与滑 动轴承1的接触面积得出的表面压力作为耐热粘性能值。
[0041] 如以上所说明的那样,已知滑动轴承1的耐疲劳性能值为105MPa,具有良好的耐 疲劳性。另外,已知滑动轴承1的耐热粘性能值为l〇5MPa,具有良好的耐热粘性能。可以认 为对于轴套12而言,通过Cr中的85wt%与A1形成硬质的金属间化合物,从而能增大轴套 12的硬度,能提高耐疲劳性。进而,可以认对于轴套12而言,通过Cr中不形成金属间化合 物的剩余部分与A1形成固溶体,从而能强化轴套12的基质,能提高耐疲劳性能。
[0042] 可以认为对于中间层11而言,通过A1以外的成分(Cu、Zr、Ti、Cr)与A1形成固 溶体,从而能强化基质,能提高耐疲劳性。进而,可以认为对于中间层11而言,由于A1以外 的成分总体与A1形成固溶体,因此不会形成A1以外的成分与A1的金属间化合物,能防止 金属间化合物、其界面在疲劳时成为裂纹的起点、通过点。即,可以认为能防止在轴套12上 产生的裂纹传播至中间层11。另外,可以认为由于通过将中间层11的维氏硬度抑制为80 以下,从而能确保中间层11的延展性、韧性,因此能够防止在轴套12上产生的裂纹传播到 中间层11。进而,可以认为由于中间层11的厚度为50ym,因此能防止在轴套12中产生的 裂纹传播至中间层11与轴瓦10的界面,能提高耐疲劳性。可以认为由于能防止在轴套12 中产生的裂纹传播至中间层11与轴瓦10的界面,因此能防止由中间层11与轴套12构成 的A1合金层从轴瓦10脱离。因此,可以认为也能防止在A1合金层从轴瓦10上脱离的部 分集中产生摩擦热,结果是能获得良好的耐热粘性。
[0043] (A2)滑动轴承的制造方法:
[0044] 在本实施方式中滑动轴承1通过按顺序进行以下各工序制造而得:a.轴套板的形 成、b.中间层板的形成、c.压接、d.切断、e.机械加工。以下,对各工序进行说明。
[0045] a.轴套板的形成
[0046] 首先,以能形成含有 1. 3wt% 的Cu、0. 5wt% 的Cr、0. 2wt% 的Zr、4. 5wt% 的Sn、 1. 5wt%的Si、2wt%的Bi以及0.Olwt%的Ti的A1合金的方式,计量并准备各成分的材 料(由Sn锭、Bi锭、其他含有成分以及A1构成的母合金(Al-Cu(Cu:30wt% )、Al-Cr(Cr: lwt% )、A1-Zr(Zr:lwt% )、A1-Ti(Ti:5wt% ))。接着,通过高频感应炉加热各成分的材料 至850°C,保持15分钟。由此,形成轴套12的熔融材料。之后,通过多孔质气泡管、吹氧管 以2L/min的流量分散喷出Ar气的气泡20秒以上,进行氢气、夹杂物的去除,静置5分钟以 上。
[0047] 接着,将轴套12的熔融材料注入铸模,通过从该铸模的开口将轴套12的熔融材料 向铸造方向抽出,从而形成作为轴套12的原型的轴套板。
[0048] 进而,对轴套板进行扎制的同时进行退火。该退火工序中,以使低温退火与高温退 火相互的温度差为10°c以上的方式进行305°C~400°C的低温退火和400°C~475°C
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