[发明专利]粉末冶金技术制造涡轮增压器自润滑浮动轴承的方法

说明书

本发明涉及用金属粉末制造特殊形状的制品有关。

涡轮增压技术是提高发动机功率、改善环境和节省能源的有效技术途径，现在被各类交通工具广泛应用。作为涡轮增压器的关键部件—浮动轴承，它在工作状态下，不仅承担载荷，还要求在6000～120000rpm高速旋转下，具有优良的减摩、耐磨和自润滑性能，它的性能直接影响涡轮增压器的综合性能和使用寿命。现在国内外制造该类轴承的方法都是将ZQ_10-1即含Sn9～11％的铸造锡青铜减摩合金棒材经机械加工而成。此法生产的涡轮增压器浮动轴承的自润滑性差，快速磨损，特别是在瞬间断油状态下，出现烧结卡住或粘结，导致整台涡轮增压器寿命终止；同时该方法生产的浮动轴承虽然加工工艺成熟，制品能满足中低转速下使用，但工艺流程长，需要十八道工序，材质利用率低，仅30～35％左右，成本高，生产效率低。

U.S 345103公开了一种烧结镍青铜制品的方法，其目的是在烧结过程中如何解决制品的尺寸敏感性问题。与本发明要解决涡轮增压器浮动轴承的自润滑性能和改善材质摩擦磨损特性的目的没有相关性，而且两者的制作方法不同，材料的组份也不相同。

本发明的目的是提供一种制取涡轮增压器浮动轴承的方法，并赋以产品优异的摩擦磨损特性，使其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，克服烧结卡死现象，提高使用寿命；同时，缩短生产工艺流程，降低材料消耗，提高生产效率。

本发明的技术方案：首创采用粉末冶金技术来制造涡轮增压器用浮动轴承的方法，其特征在于：首先将(重量百分比)88～82％的铜、5～7％的锡、5～7％的锌、2～4％的铅，经熔炼混合均匀后，喷雾制成小于0.15mm的铜基预合金粉；然后将(重量百分比)88～96％的铜基预合金粉，石墨粉1～2％和二硫化钼粉2～4％的固体润滑剂，2～5％镍粉和1～3％钨粉的合金基体强化元素混合8～12小时后，将混合料装模，控制压力为(3～5)×10²MPa压制成型；接着将压坯在810～850℃的温度下，通氢气进行烧结，并保温1.5～3小时；再将烧结的坯料送入真空浸油4～6小时；浸油后的坯件装入模具，控制压力为(4～8)×10²MPa进行精压，经少量后续加工，即可得到合格的增压器浮动轴承。

制取增压器轴承的方法，其特征还在于：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，经处理达到合金化或弥散净化作用。

采用粉末冶金技术制造的涡轮增压器浮动轴承与现有机械加工成的涡轮增压器浮动轴承相比，本发明生产的浮动轴承，在高速运转的工况下自润滑性能好，其耐磨性能提高5倍以上，消除了烧结卡死现象，使用寿命延长；本发明优点还在于生产工艺流程短，只需八道工序，生产效率高，可提高10～12倍，成材率高，可达95％以上，节省能源30～35％，成品率达95％以上。生产成本降低40％。

结合附图作进一步的说明：

图1为本发明的生产工艺流程图。

制取涡轮增压器自润滑浮动轴承的方法如图1所示。按配比选取铜基合金粉、固体润滑剂和基体强化元素等三种组分，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(3～5)×10²MPa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810～850℃的温度下通氢气进行烧结，并保温1.5～3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，产品有良好的润滑性能；浸油后的产品装入模具，控制压力为(4～8)×10²MPa进行精压，由此制得合格的浮动轴承产品。该浮动轴承产品，经装机台架试验，以及数万件装机使用，其综合性能符合设计要求，满足了涡轮增压器的高速运行。

实施例：

实施例1。为制取J100涡轮增压器用自润滑浮动轴承(J1000026)，用0.15mm的合金粉末基体90％，其中：Cu84％，Sn5％，Zn7％，Pb4％；固体湿润滑：MoS₂：3％，石墨1.5％；基体强化元素：Ni4％，W1.5％。混合8小时间，以5×10²MPa压力成形，在830℃烧结1小时，氢气保护，然后真空浸油4小时，再用7×10²MPa压力进行精压，此后经少量机加工成合格产品。该产品工业化生产3万余件，并且在国内4家工厂装机使用，性能全部符合技术指标要求，至今未出现一件质量事故。

实施例2。为制取HIC涡轮增压器用自润滑浮动轴承(A3503100)，用合金粉末基体92％，其中Cu86％，Sn5％，Zn5％，Pb4％；固体润滑剂：MoS₂2％，石墨1％；基体强化元素：Ni4％，W1％。将上的料混合8小时，以3×10²MPa的压力成形，在810℃烧结温度1小时，氢气保护，然后真空浸油4小时，再用5×10²MPa压力精压。此后经少量机加工成合格产品。经装机台架试验，该产品经工业化生产4万件，并且在国内5家工厂装机使用，性能全部达到技术指标要求，至今未出现一件质量事故。