一种用于制作微型轴承保持架用棒料的成型方法与流程

本发明属于轴承材料技术领域，尤其涉及到一种用于制作微型轴承保持架用棒料的成型方法。

背景技术：

专利“一种轴承保持架材料及其制备方法（zl200910308677.0）”制备的保持架材料成功地应用到了高低温交变（-196℃~+55℃）、无磁、高转速工况的某电机转子轴承中，解决了该轴承先前存在的噪音大、摩擦力矩大、停惯时间短、磨损量大以及对金属对摩面磨损较大等问题，但其中提出的制备方法在生产中出现了一些问题，制备的保持架材料存在质量批次一致性较差、单管上下拉伸强度差异性大、生产效率低下等缺点，随着该类保持架材料的需求量日益增大，已无法满足生产需求。

专利（zl200910308677.0）中材料所制出的轴承保持架外径仅7mm，壁薄，属于微型轴承，由于聚四氟乙烯混合料发粘，将混合料填充进专利（zl200910308677.0）中所述的成型模具内十分困难，填料密实度难以保障，从而出现上述问题。

技术实现要素：

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供一种用于制作微型轴承保持架用棒料的成型方法，使制作出的微型聚四氟乙烯复合保持架材料拉伸强度得以提高，质量批次一致性好。

本发明的技术方案是：一种用于制作微型轴承保持架用棒料的成型方法，所述棒料直径为r，包括下列步骤：

1）、配制混合料：按重量百分比计称取68％～81％的聚四氟乙烯、8％～12％的聚酰亚胺、9％～15％的聚苯酯和2％～5％的二硫化钼，依次将聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚苯酯和二硫化钼混合搅拌，配制出聚四氟乙烯混合料，密封保存备用；

2）、成型前准备：将步骤1）制备的聚四氟乙烯混合料，填充到板料成型模具的模腔内，合模；

3）、预成型：对步骤2）中放入板料成型模具中的聚四氟乙烯混合料加压至200~300kg/cm2，加压速率为20~30mm/min，保压5~10分钟，再次加压至250~350kg/cm2，加压速率为20~30mm/min，保压5~10分钟，脱模，即得板状聚四氟乙烯复合材料，板状聚四氟乙烯复合材料的长度、宽度和高度分别为a、b和h，b＞r，h＞r；

4）、烧结：将步骤3）制得的板状聚四氟乙烯复合材料进行时效处理，之后进行烧结，以2~3℃/分钟的速率升温至315~320℃，保温40~60分钟后再以2~3℃/分钟的速率升温至365~370℃，保温60~120分钟后冷却至室温，即得烧结后的板状聚四氟乙烯复合材料；

5）切割：当r＜b＜2r时，直接将步骤4）制得的烧结后的板状聚四氟乙烯复合材料加工成直径为r、长度为a的棒状聚四氟乙烯复合保持架材料；当b＞2r时，先将板状聚四氟乙烯复合材料切割成条状聚四氟乙烯复合材料，再将条状聚四氟乙烯复合材料加工成直径为r、长度为a的棒状聚四氟乙烯复合保持架材料。

进一步的，所述成型模具包括矩形框体，矩形框体的下端内壁上设置有下压板，下压板上面设置有上压板，上压板上面设置有压板工装，上压板、下压板和矩形框体的内壁之间形成用于板状聚四氟乙烯复合材料成型的模腔，模腔的尺寸与预成型的板状聚四氟乙烯复合材料尺寸相同，即模腔的长度、宽度和高度分别为a、b和h。

进一步的，所述矩形框体的高度和厚度分别为h1和c，h1≥8r，20mm≤c≤30mm；压板工装的长度、宽度和高度分别为（a-2）、（b-2）和h2，h2≥h1-30×2-r-2，上压板和下压板的高度均为h3，20mm≤h3≤30mm。

进一步的，所述棒状聚四氟乙烯复合保持架材料的直径10≤r≤15mm，板状聚四氟乙烯复合材料的长度a和宽度b分别为：200mm≤a≤300mm，100mm≤b≤160mm；。

进一步的，步骤1）中，二硫化钼、聚酰亚胺、聚苯酯和聚四氟乙烯的粒径均为150目。

进一步的，步骤1）中，混合搅拌在高速组织捣碎机中进行，依次放入原料后搅拌3次，每次搅拌10~20秒，每次搅拌时高速组织捣碎机的转速为2000～3000转/分钟。

进一步的，步骤3）中，对放入板料成型模具中的聚四氟乙烯混合料加压之前，在成型模具底面加垫垫片，第一次加压保压后去掉垫片，再次加压保压。

进一步的，所述垫片的厚度为5mm。

进一步的，步骤4）中，时效处理是将步骤3）制得的板状聚四氟乙烯复合材料在室温下放置12~24h，室温为20±3℃。

进一步的，步骤5）中，切割过程在切割机上进行，将条状聚四氟乙烯复合材料加工成直径为r的棒状聚四氟乙烯复合保持架材料是采用车削方式。

采用上述技术方案后，本发明具有以下有益效果：

1、本发明中的成型方法简单，根据所需的保持架直径大小，利用程控压力机，制作出特定高度的板状聚四氟乙烯复合材料，板料受压均匀，再将板状复合材料切割成多根条状聚四氟乙烯复合材料，最后车削加工成一定直径的棒状聚四氟乙烯复合保持架材料，制得的棒状聚四氟乙烯复合保持架材料的拉伸强度得以提高，尤其是性能指标一致性好。

2、本发明的生产效率高，较传统模具的生产效率提升十倍以上，大幅度降低了微型轴承保持架的制作成本，十分有利于拓展其在微型轴承领域的应用，这是由于微型轴承保持架尺寸较小的特点为应用前提的。

附图说明

图1是本发明中成型模具的主视结构示意图；

图2是本发明中成型模具的俯视结构示意图；

图3是本发明实施例中在成型模具底面设置垫片的示意图；

图中标记：1、压板工装，2、矩形框体，3、上压板，4、模腔，5、下压板，6、垫片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。

下面各实施例中，最终成型的棒状聚四氟乙烯复合保持架材料直径为r，制得的板状聚四氟乙烯复合材料的长度、宽度和高度分别为a、b和h，b＞r，h＞r，兼顾生产效率、材料成本及材料性能一致性，一般地，200mm≤a≤300mm，100mm≤b≤160mm，10≤r≤15mm，h≥（r+1），r过大时本发明方法的经济性较差；所用的成型模具如图1所示，包括矩形框体2，矩形框体2的下端内壁上设置有下压板5，下压板5上面设置有上压板3，上压板3上面设置有压板工装1，上压板3、下压板5和矩形框体2的内壁之间形成用于板状聚四氟乙烯复合材料成型的模腔4；模腔4的尺寸与预成型的板状聚四氟乙烯复合材料尺寸相同，即模腔4的长度、宽度和高度分别为a、b和h，矩形框体2的的高度和厚度分别为h1和c，h1≥8r，20mm≤c≤30mm，压板工装1的长度、宽度和高度分别为（a-2）、（b-2）和h2，h2≥h1-30×2-r-2，上压板3和下压板5的高度均为h3，20mm≤h3≤30mm。

实施例1

本实施例中，最终成型的棒状聚四氟乙烯复合保持架材料直径为10mm，制得的板状聚四氟乙烯复合材料的长度、宽度和高度分别为200mm，110mm和11mm；所用成型模具中的各尺寸为：模腔4的长度、宽度和高度分别为200mm、110mm和11mm，矩形框体2的高度和厚度分别为120mm和20mm，上压板3、下压板5与矩形框体2之间实现间隙配合，压板工装1的长度、宽度和高度分别为198mm、108mm和70mm，上压板3和下压板5的高度均为20mm。

本实施例的用于制作微型轴承保持架用棒料的成型方法，包括下列步骤：

（1）配制混合料：按重量百分比分别取聚74%的四氟乙烯74%、12%的聚酰亚胺、12%聚苯酯和2%的二硫化钼，4种组分材料粒度均为150目，依次放聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚苯酯和二硫化钼到高速组织捣碎机中搅拌3次，每次搅拌的时间为20秒，每次搅拌时高速组织捣碎机的转速为3000转/分钟，搅拌配制出聚四氟乙烯混合料，使用20倍显微镜观察聚四氟乙烯混合料的色差，无明显色差的聚四氟乙烯混合料即为合格产品并密封保存备用。

（2）成型前准备：依据将要制得的板状聚四氟乙烯复合材料的长度、宽度和高度分别为200mm、110mm和11mm，计算出所需要的聚四氟乙烯混合料的重量，按量称取聚四氟乙烯混合料，填充到板料成型模具的模腔4内，合模；

（3）预成型：将装有聚四氟乙烯混合料的成型模具置于程控压力机之上，在成型模具底面加垫5mm厚的垫片6，以20mm/min的加压速率加压到200kg/cm2，保压5分钟后去掉垫片6，再次以20mm/min的加压速率加压到250kg/cm2，保压5分钟后，脱模，即得板状聚四氟乙烯复合材料。

（4）烧结：将步骤3）制得的板状聚四氟乙烯复合材料在室温中放置12h进行时效处理，室温为20±3℃，之后放置到程控烧结炉中进行烧结，以2℃/分钟的速率升温至320℃，保温60分钟后再以2℃/分钟的速率升温至365℃，保温60分钟，之后冷却至室温，取出即得烧结后的板状聚四氟乙烯复合材料。

（5）切割：将步骤4）制得的烧结后的板状聚四氟乙烯复合材料在切割机上切割成宽度11mm、长度200mm、高度11mm的条状材料，最后，按需将条状聚四氟乙烯复合材料车削加工成直径10mm、长度200mm的棒状聚四氟乙烯复合保持架材料。

在成型模具底面设置垫片，如图2所示，是指在成型模具的方型框体2的下面左右两边各设置一个5mm厚的垫片6（左右垫片高度一致且小于下压板5的高度），对聚四氟乙烯混合料进行初压加压并保压后，使下压板5露出方型框体2外，保证去除垫片6后对聚四氟乙烯混合料进行的二次加压是从下压板5和压板工装1两边同时受力。

实施例2

本实施例中，最终成型的棒状聚四氟乙烯复合保持架材料直径为12mm，制得的板状聚四氟乙烯复合材料的高度为13mm，即模腔4的高度为13mm，其他尺寸、成型模具结构及成型模具底面设置垫片的方式均与实施例1中的相同。

本实施例的用于制作微型轴承保持架用棒料的成型方法，包括下列步骤：

（1）配制混合料：按重量百分比分别取78%的聚四氟乙烯、8%的聚酰亚胺、9%的聚苯酯和5%的二硫化钼，4种组分材料粒度均控制在150目，依次放聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚苯酯和二硫化钼到高速组织捣碎机中搅拌3次，每次搅拌的时间控制在15秒，每次搅拌时高速组织捣碎机的转速为2500转/分钟，搅拌配制出聚四氟乙烯混合料，使用20倍显微镜观察聚四氟乙烯混合料的色差，无明显色差的聚四氟乙烯混合料即为合格产品并密封保存备用。

（2）成型前准备：依据将要制得的板状聚四氟乙烯复合材料的长度、宽度和高度分别为200mm、110mm和13mm，计算出所需要的聚四氟乙烯混合料的重量，按量称取聚四氟乙烯混合料，填充到板料成型模具的模腔4内，合模；

（3）预成型：将装有聚四氟乙烯混合料的成型模具置于程控压力机之上，在成型模具底面加垫5mm厚的垫片6，以30mm/min的加压速率加压到250kg/cm2，保压6分钟后去掉垫片6，再次以30mm/min的加压速率加压到300kg/cm2，保压6分钟后，脱模，即得预成型的板状聚四氟乙烯复合材料。

（4）烧结：将步骤3）制得的板状聚四氟乙烯复合材料在室温中放置16h进行时效处理，室温为20±3℃，之后放置到程控烧结炉中进行烧结，以2℃/分钟的速率升温至315℃，保温50分钟后再以2℃/分钟的速率升温至370℃，保温90分钟，之后冷却至室温，取出即得烧结后的板状聚四氟乙烯复合材料。

（5）切割：将步骤4）制得的烧结后的板状聚四氟乙烯复合材料在切割机上切割成宽度13mm、长度200mm、高度13mm的条状材料，最后，按需将条状聚四氟乙烯复合材料车削加工成直径12mm、长度200mm的棒状聚四氟乙烯复合保持架材料。

实施例3

本实施例中，最终成型的棒状聚四氟乙烯复合保持架材料直径为15mm，制得的板状聚四氟乙烯复合材料的高度为16mm，即模腔4的高度为16mm，其他尺寸、成型模具结构及成型模具底面设置垫片的方式均与实施例1中的相同。

本实施例的用于制作微型轴承保持架用棒料的成型方法，包括下列步骤：

（1）配制混合料：按重量百分比分别取70%的聚四氟乙烯、10%的聚酰亚胺、15%的聚苯酯和5%的二硫化钼，4种组分材料粒度均控制在150目，依次放聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚苯酯和二硫化钼到高速组织捣碎机中搅拌3次，每次搅拌的时间控制在10秒，每次搅拌时机械搅拌机的转速控制在2000转/分钟，搅拌配制出聚四氟乙烯混合料，使用20倍显微镜观察聚四氟乙烯混合料的色差，无明显色差的聚四氟乙烯混合料即为合格产品并密封保存备用。

（2）成型前准备：依据将要制得的板状聚四氟乙烯复合材料的长度、宽度和高度分别为200mm、110mm和16mm，计算出所需要的聚四氟乙烯混合料的重量，按量称取聚四氟乙烯混合料，填充到板料成型模具的模腔4内，合模；

（3）预成型：将装有聚四氟乙烯混合料的成型模具置于程控压力机之上，在成型模具底面加垫5mm厚的垫片6，以25mm/min的加压速率加压到300kg/cm2，保压6分钟后去掉垫片6，再次以25mm/min的加压速率加压到350kg/cm2，保压6分钟后，脱模，即得预成型的板状聚四氟乙烯复合材料。

（4）烧结：将步骤3）制得的板状聚四氟乙烯复合材料在室温中放置24h进行时效处理，室温为20±3℃，之后放置到程控烧结炉中进行烧结，以3℃/分钟的速率升温至315℃，保温40分钟后再以3℃/分钟的速率升温至365℃，保温120分钟，之后冷却至室温，取出即得烧结后的板状聚四氟乙烯复合材料。

（5）切割：将步骤4）制得的烧结后的板状聚四氟乙烯复合材料在切割机上切割成宽度16mm、长度200mm、高度16mm的条状材料，最后，按需将条状聚四氟乙烯复合材料车削加工成直径15mm、长度200mm的棒状聚四氟乙烯复合保持架材料。

下表是实施例1-3所得棒状聚四氟乙烯复合保持架材料的性能测试结果。

通过上表可以分析出：本发明的成型方法简单，板材受压均匀，与专利（zl200910308677.0）中的实施例相比，本发明制作的棒状聚四氟乙烯复合保持架材料拉伸强度得以提高，耐磨性得以改善，指标一致性提升，其成型效率提升10倍以上，大幅降低了该类保持架材料的制作成本，利于拓展其在微型轴承保持架方面的应用。

以上是对本发明所提供的一种用于制作微型轴承保持架用棒料的成型方法的详细介绍以及较佳的实施例，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，在不背离本发明的精神或技术方案内容的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。综上所述，实施例是示范性而非限定性的，本发明的范围由所附权利要求而非上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。