[发明专利]一种轴承的激光微造型自润滑处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及自润滑轴承技术，具体涉及一种轴承激光微造型自润滑复合处理技术，用于解决特殊复杂工况条件下的轴承润滑问题。

背景技术

目前冶金企业大多采用通过润滑油、脂润滑的传统机械轴承。由于长期处在高温、重载、受冲击、多粉尘等恶劣环境, 润滑油、脂很容易失效，其在使用过程中需要大量的冷却水和润滑油脂，不仅造成极大能源浪费、污染环境，而且轴承的使用稳定性差，经常损坏，很难满足生产的正常要求。同时在工程机械（如挖掘机等）中大量使用的脂润滑关节滑动轴承，由于承受重载作用，摩擦磨损严重，尽管每班次加注大量润滑脂，在钢质轴套之间也经常出现相互抱死形象，引起销轴窜动，带来重大安全隐患，造成巨大维修成本。另外水轮发电机对固体润滑轴承的性能也提出越来越高的要求。目前在航空航天、金属加工与成形、工程机械、机车车辆、水（风）力发电及核工业等领域，对新型自润滑轴承技术需求很大。固体自润滑突破了油膜润滑极限,已成为目前润滑技术的重要发展方向。因此，研究开发适应多种复杂特殊工况要求的自润滑技术就显得尤为迫切和重要。

1999年公开的专利（申请号：98122341.9）通过在金属底材上钻孔或开槽，并嵌入固体润滑膏剂，以实现材料的自润滑性能。由于设置的是宏观大尺度的孔和槽，因而在机械加工和整体承载、润滑性能方面存在不足。2006年公开的专利（申请号：200510042915.X）提出了一种高温自润滑涂层的制备方法。由于采用表面高温烧结，对底材机械强度影响较大，而且对涂层的后处理也较困难。2007年公开的专利（申请号：200610040660.8）提出了高温合金基自润滑复合材料及其表面图案化处理方法。自润滑合金材料采用高温烧结，成本高且后续加工困难。该专利中采用激光微加工的目的仅仅是为了增设一些储油（脂）槽，以改善润滑效果，并未在其中嵌入固体润滑材料。2008年公开的专利（申请号：200710071281.X）公开了一种自润滑轴承材料及其制备方法。采用了整层涂覆烧结方法，其润滑涂层的厚度达到0.5～2.5mm，因而影响到轴承的配合精度和支承刚度。2009年公开的专利（申请号：200810235590.0）公开了一种三层自润滑滑动轴承结构，由于增加了一层多孔铜粉烧结层，大大提高了工艺难度和成本，也限制了加工精度的提高。2009年公开的专利（申请号：200910029233.3）提出了一种带有表面微孔硬质模板的含银镍基润滑材料及其制备方法。该专利采用激光微加工小孔以形成银的扩散通道，但通道中没有预埋润滑剂，会影响润滑效果。2009年公开的专利（申请号：200910033454.8）提出了一种激光表面仿生结构及冲击强化方法，但没有涉及到表面自润滑处理问题。

金属基镶嵌型自润滑轴承由于其对基材及镶嵌自润滑材料选择范围较大，在一般工况下得到了较好的应用。但随着工业和科技的迅速发展，对自润滑性能、配合精度、承载能力和接触刚度都提出了更高要求。金属基镶嵌自润滑轴承（主要是铜基材料）由于承载能力较低，易高温软化，难于适应冶金、工程机械等高温、重载环境要求。

激光微造型自润滑技术与金属基镶嵌自润滑轴承技术有着本质的区别。由于在镶嵌孔或槽及其分布的尺度上，两者尺寸相差一个数量级以上，因而直接影响到轴承的基材和尺寸选择范围、润滑剂选择和嵌入量、凹腔（槽）加工工艺、粘结工艺和粘结力、表面特殊微结构设置、承载能力、均匀涂抹能力、配合精度及摩擦磨损性能等诸多方面。

发明内容

本发明的目的在于提供一种与自润滑性能要求相匹配的轴承表面微形貌设置及激光微造型处理方法，以提高轴承减摩耐磨综合性能。

实现本发明目的的技术方案如下：

首先，对轴承表面激光微造型处理，采用二极管泵浦固体光源（DPSS）YAG激光器，聚焦透镜焦距为60～90mm，重复频率7.5～8.5Khz，激光波长532nm、1064nm，电流强度13～20A，光斑重叠系数0.8～0.9，光束倾角0～10^o，在轴承滑动部位形成微凹腔或微凹槽；微凹腔直径30～200μm，深度3～50μm，微凹槽宽度30～200μm，深度3～50μm，微凹腔或微凹槽的排列由数控程序控制，微凹腔或微凹槽的面积占有率为10%～45%，辅助气体采用99.9％N2、压强0.1～0.2Mpa。

然后，对轴承进行自润滑复合材料成型粘结加工处理，具体步骤为：

1）将自润滑复合材料在120～140^oC的温度下烘1～2h至干燥；

2) 将烘干的自润滑复合材料混合均匀；