[发明专利]一种金属塑料复合轴瓦及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料滑动轴承领域，具体而言，涉及一种金属塑料复合轴瓦及其制造方法。

背景技术

使用金属塑料复合材料制造滑动轴承的轴瓦，可以获得较好的机械性能，现有技术中存在多种金属塑料复合轴瓦材料的制造方法。

中国发明专利ZL 98114436.5公开了一种“弹性金属塑料推力轴承制造方法”，其步骤包括：（1）采用直径为0.35～0.45mm的金属丝绕制成外径为2.6～3.3mm的螺旋簧，再剪截成长度为25～45mm的螺旋簧段；（2）将加工成的螺旋簧段均匀、无序地随机散入模具内，限位加压，制成金属丝垫毛坯；（3）在金属丝垫毛坯上放置一层改性聚四氟乙烯树脂，然后加压至38～48MPa，在此压力下保持1～2分钟；(4)将压制好的轴承毛坯放入炉中烧结，烧结温度为385～395℃，在此温度下保持60～90分钟，然后随炉自然降温、出炉。

中国发明专利ZL 90103367公开了一种弹性推力瓦，以金属丝形成的多孔弹性垫为基体，填充改性聚四氟乙烯塑料，其深度为基体厚度的1/2～2/3，并使表面形成厚度为0.5～3mm的耐磨层，改性聚四氟乙烯塑料的组分质量配比为铅5～40%，聚四氟乙烯60～95%混合。一种制造上述弹性推力瓦的方法，包括弹性垫坯料的制作、混料、弹性推力瓦的压制、塑料烧结等工序，在弹性垫坯料的制作工序中先将直径为0.4～0.6mm的锡铜丝，缠绕成螺旋簧，其外径4～6mm，长度为300～600mm，然后把螺旋簧放置在瓦模中，在压力机上压制成弹性垫坯料，其孔隙率为50～70%；混料是将200目的铅粉混入聚四氟乙烯粉中，用40～80目标准筛过筛2～4次；弹性推力瓦的压制是将弹性垫坯料装入所要求尺寸的扇形瓦模中，然后均匀的装入改性聚四氟乙烯，在压力机上压制成型，压力为25～35MPa；塑料烧结是将弹性推力瓦放置在烧结炉内，在氢气保护下进行烧结，其烧结温度为350～380℃，恒温15～35分钟出炉，自然冷却。

以上介绍的现有技术的金属塑料复合轴瓦的制造方法存在如下不足：

1.复合轴瓦的成本高：复合轴瓦的塑料表面层耐磨损性能差，为了保证轴承使用寿命，不得不将表面塑料层设计成较大的厚度，导致复合轴瓦的成本升高。上述制造方法制成的复合轴瓦的瓦面厚度一般为8～10mm，金属丝垫厚度为5～7mm，其铺撒密度为1.9～2.4g/cm²；填充改性聚四氟乙烯塑料层厚度为1.5～2.5mm，铺撒密度为0.85～0.95g/cm²；其余厚度为塑料与金属丝垫层互相嵌入的深度。

2.复合轴瓦的应用范围受到限制：上述复合轴瓦的塑料表面层厚度大，不适宜应用于径向轴承。公认的弹性金属塑料复合轴瓦是一种摩擦磨损性能优异的复合材料轴瓦，广泛用来替代巴士合金轴瓦，但金属塑料复合轴瓦也有自身的局限性，即其导热系数低，线膨胀系数大，此缺点在作为推力轴承时无不良影响，但如果作为径向轴承使用时会由于运行温度的升高，影响轴承的尺寸稳定性，甚至造成事故。塑料层厚度大，造成热膨胀量增大，同时更不利于散热，易造成烧瓦、抱轴等事故。

3.由于上述瓦面需通过钎焊的方法与不同形状的瓦基结合在一起，经过后续加工才成为轴瓦制品，而钎焊之前以及钎焊过程中需要将金属丝垫层中的孔隙通过真空浸锡等方法充满焊料锡，其目的是提高钎焊质量。这样不仅金属丝和聚四氟乙烯塑料的用量大，更重要的是会消耗大量的锡，导致复合轴瓦的成本升高。而且，现有技术制作复合轴瓦的金属丝垫层孔隙率较大，在金属丝垫层减薄的情况下，铺撒聚四氟乙烯树脂粉末的过程中，树脂粉末会透过金属丝垫层到达钎焊表面，对后续的钎焊形成阻焊效应，影响钎焊质量。

4.现有技术制作的聚四氟乙烯塑料层厚度一般为1.5～2.5mm，而且金属丝垫层的孔隙率较大，受制造方法的影响，精度的可控性极差，厚度误差就达到1mm，其原因是：在压制金属丝垫层时尽管有限位块进行限位，但金属丝螺旋簧段的铺撒为手工，铺撒密度有不均匀性，另外整个面积上各点金属丝螺旋簧段的弹性也会有差异，因此压制后的回弹量也会有差异，在这种情况下铺撒聚四氟乙烯树脂粉末，会造成铺撒密度不均匀，因此聚四氟乙烯塑料层厚度偏差大。在这种工艺情况下，如果将聚四氟乙烯塑料层厚度减薄，个别地方可能会有金属丝露出表面，而这对于复合轴瓦来说是不允许的。

发明内容

本发明提供了一种金属塑料复合轴瓦及其制造方法，以至少解决现有技术中金属塑料复合轴瓦材料的表面塑料层厚度较大，导致复合轴瓦成本高、应用范围受限的问题。