专利名称：一种超高分子合金轴瓦的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种合金轴瓦，尤其涉及一种超高分子合金轴瓦。
背景技术：
机械制造领域广泛应用的各类动、静压滑动轴承材料，要求与轴表面的摩擦系数小，轴颈的磨损少，且能承受足够大的比压。常用的有巴比合金、青铜、铸铁等。用于制造滑动轴承(轴瓦)的材料，通常附着于轴承座壳内，起减摩作用，又称轴瓦合金。最早的轴承合金是1839年美国人巴比特(I. Babbitt)实用新型的锡基轴承合金(Sn-7. 4Sb-3. 7Cu)，以及随后研制成的铅基合金，因此称锡基和铅基轴承合金为巴比特合金(或巴士合金)。巴士合金呈白色，又常称“白合金”(white metal)。巴士合金轴承材料，因其在金属轴承材料中摩擦系数最低减磨性能最好，一直被广泛应用于机械制造领域，制 造各类动、静压滑动轴承，巴士合金已发展到几十个牌号，是各国广为使用的轴承材料。但巴士合金材料在制造和使用过程中存在诸多缺陷一是高污染，因为巴士合金材料中含有大量的重金属铅，在生产和应用过程中都会对人及周围环境造成污染，严重危害着人们的健康；二是可靠性差，因为金属材料受到自身属性限制，一旦发生热粘着磨损，轴瓦很快失效，也就是通常说的烧瓦研轴，此时设备无法正常运转只能停机维修，造成停产损失后果十分严重。尤其对于长期连续作业的机械设备(如各类大型水泵、电机、建材行业的磨机、水轮发电机的滑动轴瓦)而言，可靠性尤为重要，一旦停机损失不可估量。这一难题一直困扰机械行业，直到七十年代，由前苏联古比雪夫航空学院实用新型了金属塑料推力轴承，其轴瓦材料采用纯聚四氟乙烯与铜金属丝垫复合而成。解决了水轮发电机组推力轴承烧瓦停机的难题。九十年代引入我国主要应用于水轮发电机推力轴承。但由于纯聚四氟乙烯表面层耐磨性能差寿命低、机械强度低、易冷流；铜合金价格高使得设备制造企业成本远高于巴士合金轴瓦，这些缺陷使得其推广应用受到限制。尤其在巴士合金消耗量最大的径向轴瓦上(如大型水泵、水泵电机、冶金建材行业的球磨机等)至今仍无法采用。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种超高分子合金轴瓦，能够提高合金轴瓦的耐磨性，并保证合金轴瓦的机械强度和弹性，且价格低廉，便于推广应用。本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种超高分子合金轴瓦，包括钢基体，其中，所述钢基体上依次设置有锌合金丝垫层和高分子耐磨层，所述锌合金丝垫层通过钎焊层固定在钢基体上。进一步地,所述锌合金丝垫层厚度为5. O 5. 5mm,所述锌合金丝垫层由多段呈螺旋状的锌合金弹簧管铺设排列组成。进一步地，所述锌合金丝垫层为锌镍合金。进一步地，所述超高分子合金轴瓦为呈圆弧型的径向瓦或呈平面型的推力瓦，所述高分子耐磨层为聚四氟乙烯塑料层，所述聚四氟乙烯塑料层厚度为4. O 4. 5mm。[0009]进一步地，所述高分子耐磨层由述高分子耐磨层由聚酰亚胺、钛酸钾晶、纯聚四氟乙烯和日本大金公司生产的PTFE MG7060树脂制成。进一步地，所述钢基体表面涂有C06-1铁红醇酸底漆和C04-49醇酸磁漆。本实用新型对比现有技术有如下的有益效果本实用新型提供的超高分子合金轴瓦，采用高耐磨高机械强度的高分子耐磨层作为表面摩擦层，克服了纯聚四氟乙烯材料耐磨性能差寿命短的问题，采用价格较低的锌合金丝垫代替铜合金丝垫，锌合金丝垫价格仅为铜合金丝垫价格的三分之一，大幅度降低了成本，与目前市场巴士合金轴瓦成本相当，便于大范围推广应用，且不含重金属铅，对环境无污染，与巴士合金轴相比，环保又可靠；此夕卜，本实用新型通过进一步限定高分子耐磨层的组分，选用螺旋状锌合金形成锌合金丝垫层，进一步提高合金轴瓦的耐磨性，并保证合金轴瓦的机械强度和弹性。
图I为本实用新型超高分子合金推力瓦剖面结构示意图； 图2为图I中A处的局部放大图；图3为本实用新型超高分子合金径向瓦剖面结构示意图；图4为本实用新型超高分子合金轴瓦制备流程示意图。图中I高分子耐磨层 2锌合金丝垫层 3钎焊层4钢基体
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。图I为本实用新型超高分子合金推力瓦剖面结构示意图；图2为图I中A处的局部放大图；图3为本实用新型超高分子合金径向瓦剖面结构示意图请参见图I、图2和图3，本实用新型提供的超高分子合金轴瓦包括钢基体4，其中，钢基体4上设有锌合金丝垫层2，锌合金丝垫层2通过钎焊层3固定在钢基体4上，锌合金丝垫层2上设有高分子耐磨层I。本实用新型提供的超高分子合金轴瓦,锌合金丝垫层2厚度优选为5. O 5. 5mm,锌合金丝垫层2由多段呈螺旋状的锌合金弹簧管铺设排列组成，从而保证足够的机械强度和弹性。所述超高分子合金轴瓦为呈圆弧型的径向瓦或平面型的推力瓦。图I为本实用新型超高分子合金推力瓦剖面结构示意图，具有以下特征1)钢基体4化学成分符合JB/ZQ4287-86规定，锻后正火处理；2 )钢基体4锻件不允许有夹层、折叠、裂纹、结疤、夹渣等缺陷；3)气割成形后清除铁渣、氧化物等，必要时砂轮修光；4)粗加工后进行去应力处理；5)合金轴瓦表面的高分子耐磨层I内不应有夹渣、分层、裂纹和明显气孔，不允许有锌合金丝垫层2显露；6)合金轴瓦表面的高分子耐磨层I为整块聚四氟乙烯塑料层，厚度为4. O
4.5mm ;7)高分子耐磨层I与锌合金丝垫层2、锌合金丝垫层2与钢基体4牢固结合，不允许有分层、开焊和脱壳现象；8)锌合金丝垫层2不超出钢基体4 ;9)每套12件推力瓦，每件设有钼热电阻温度计用孔；10)在钢基体4左右两侧允许打起号孔；11) 一组12块尺寸需一致，尺寸90mm,允许误差O. 03mm。[0023]图3为本实用新型超高分子合金径向瓦剖面结构示意图，具体特征如下1)钢基体2铸件为圆弧形，在加工前要进行焖火处理；2)不加工的钢基体4铸件表面要彻底除净型砂，经过汽油擦洗后，涂一层C06-1铁红醇酸底漆，再涂一层C04-49红色醇酸磁漆。图4为本实用新型超高分子合金轴瓦制备流程示意图。请参见图4，本实用新型提供的超高分子合金轴瓦的制备方法，包括如下步骤S301 :形成锌合金丝垫层2，将锌合金绕成螺旋状，拉开并剪成长度一致的弹簧，均匀地铺在模具内；S302 :将高分子塑料粉料用筛网筛干净，按比例混匀，均匀地铺在已铺好丝垫的模具内，按工艺要求的压力压制形成塑料瓦面；所述高分子塑料粉料填充在锌合金丝垫层2 中，所述高分子塑料粉料完全覆盖锌合金丝垫层2并在其上形成厚度为4. O 4. 5mm的高分子耐磨层I ;S303 :将压制好的塑料瓦面放入烧结炉内，在350°C 380°C温度下烧结4 6小时；S304 :按图纸要求的尺寸将塑料瓦面切割成型；S305:将切割成型的塑料瓦面清洗干净后放入催化剂中浸泡，然后放入锡槽中挂锡；S306 :将加工好的钢基体4加热，并与挂锡后的塑料瓦面钎焊在一起，钎焊应牢固无间隙。最后将已钎焊好的塑料瓦按图纸精磨至要求尺寸；将磨好的塑料瓦清理干净、去锈，涂上防锈油，用塑料薄膜包好，放入包装箱内。下面以不同的锌合金丝垫层和高分子耐磨层材料分别进行说明。实施例I本实用新型的锌合金丝垫层按重量百分比由以下组分组成镍O. 3% ;锌99. 7%。本实用新型采用高分子塑料合金替代巴士合金。对高分子塑料的研究已成为国内多家科研院所及单位的重要课题，如中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室；华南理工大学材料科学与工程学院；广东工业大学化工学院；沈阳黎明航空发动机有限责任公司等，对此类材料都有深入研究，并在摩擦学领域各类学报及刊物上发表其成果。本实用新型依据这些成果的原理和手段结合实际工况需要，利用MM-200型摩擦磨损实验机和工况模拟试验机，筛选出符合要求的高分子合金成分。高分子合金表面耐磨层的主要成分直接采用日本大金公司生产的PTFE MG 7060高耐磨自润滑树脂为主体(其性能见表1，技术指标见表2)，其他成分分别为重量百分比为5%的聚酰亚胺，以增加转移膜与对偶的结合强度；重量百分比为15%的钛酸钾晶，利用其很强的异相成核能力提高合金的结晶度和结晶的完整性，进一步增强合金的机械强度和耐磨性能；重量百分比为10%的纯聚四氟乙烯，用来弥补其他合金成分带来摩擦因数的损失。
权利要求1.一种超高分子合金轴瓦，包括钢基体(4)，其特征在于，所述钢基体(4)上依次设置有锌合金丝垫层(2 )和高分子耐磨层(I)，所述锌合金丝垫层(2 )通过钎焊层(3 )固定在钢基体(4)上。
2.如权利要求I所述的超高分子合金轴瓦，其特征在于，所述锌合金丝垫层(2)厚度为5. O 5. 5mm，所述锌合金丝垫层(2)由多段呈螺旋状的锌合金弹簧管铺设排列组成。
3.如权利要求I或2所述的超高分子合金轴瓦，其特征在于，所述锌合金丝垫层为锌镍合金。
4.如权利要求I所述的超高分子合金轴瓦，其特征在于，所述超高分子合金轴瓦为呈圆弧型的径向瓦或呈平面型的推力瓦，所述高分子耐磨层(I)为聚四氟乙烯塑料层，所述聚四氟乙烯塑料层厚度为4. O 4. 5mm。
5.如权利要求I所述的超高分子合金轴瓦，其特征在于，所述钢基体表面涂有C06-1铁红醇酸底漆和C04-49醇酸磁漆。
专利摘要本实用新型公开了一种超高分子合金轴瓦，所述超高分子合金轴瓦包括钢基体，其中，所述钢基体上设有锌合金丝垫层，所述锌合金丝垫层通过钎焊层固定在钢基体上，所述锌合金丝垫层上设有高分子耐磨层。本实用新型提供的超高分子合金轴瓦，采用高耐磨高机械强度的高分子耐磨层作为表面摩擦层，解决了高分子材料耐磨性能差寿命低的问题，采用价格较低的锌合金丝垫代替铜合金丝垫，大幅度降低了成本，与目前市场巴士合金轴瓦成本相当，便于大范围推广应用。此外，本实用新型通过进一步限定高分子耐磨层的组分，选用螺旋状锌合金形成锌合金丝垫层，进一步提高合金轴瓦的耐磨性，并保证合金轴瓦的机械强度和弹性。
文档编号F16C27/02GK202707808SQ20122030280
公开日2013年1月30日 申请日期2012年6月26日 优先权日2012年6月26日
发明者包海生, 虞儒强 申请人:上海华龙高新科技有限公司