[发明专利]用于制造烧结滑动轴承的工艺

说明书

技术领域

本发明的目标在于提供一种用于制造滑动轴承，并且通常用于制造包含轴承（或支撑件）以及旋转轴杆（或轴）的摩擦学系统的工艺。

本发明涉及滑动轴承系列内的多孔轴承（或者自润滑轴承），所述多孔轴承也称作摩擦轴承。本发明具体是针对多孔滑动烧结轴承构想的，所述轴承通过粉末冶金制造工艺获得。

背景技术

润滑滑动轴承和非润滑滑动轴承都是现有技术中所熟知的，后者也称作干摩擦轴承。润滑有双重目的：一方面是减少轴杆与轴承之间的摩擦，而另一方面是在轴承的操作期间维持接触区域中的适当间距。

在操作期间存在三种基本的润滑状态：水动力润滑、滑型润滑（slippery lubrication）以及混合润滑。

水动力动态是滑动轴承的理想操作状态。在此状态中，能够维持所需的水动压力的润滑膜是在轴杆与轴承之间的接触区域中生成的。所述状态可能受到过量负载或速度的破坏。理论上，为了维持与滑动轴承的操作相关联的水动力状态，必须满足两个条件。第一个条件是雷诺数必须较小，即，当ρ·U·h/η≤1（ρ：润滑剂密度、U：移动速度、h：轴杆与轴承之间的间隙、η：润滑剂粘度）时。第二个条件是在轴杆与轴承之间应存在一定的间隙，并且轴承应该足够小。

滑型状态（Slippery regime）是在润滑膜无法在轴杆与轴承之间的接触区域中形成时出现的。在这种情况下，在接触区域中仅存在一个分子层，该分子层通常由润滑剂的添加剂组成。这种状态是在启动或关闭阶段期间在系统的正常操作中出现的。

最后，混合状态是介于水动力状态与滑型状态之间的过渡阶段。

如上文所述，本发明涉及称作自润滑轴承的多孔滑动轴承。孔隙允许将润滑剂储存并保留在借助于毛细作用力互连的轴承孔内，从而在操作期间为接触区域提供足够量的润滑剂。因此在缺少空间或难以润滑时，多孔滑动轴承是非常有用的，其特征在于，所述多孔滑动轴承易于组装和维护、具有耐久性、可靠性以及低成本。

烧结多孔轴承包含环形金属基质，所述金属基质的厚度通常可以在0.5毫米与几毫米之间变化。所述基质是借助于粉末冶金制造工艺获得的，所述工艺能够在这些轴承所需的容量中提供常规上包含在15%到35%范围内的孔隙率。这些厚度和孔隙率的值是用于评估和说明目的的近似值，并且对于本发明而言是非限制性的。

粉末冶金工艺的基本步骤如下：

-将金属粉末混合；

-压紧；以及

-烧结。

烧结包括在受控的环境和温度下使基质经受某种处理。烧结温度大约可以达到材料熔融温度的75%。烧结使基质具有所需的机械性能，从而维持用于确保轴承的自润滑所需的孔隙率。

此外，粉末冶金制造工艺可以包括以下修整工艺：

-校准；

-机器加工；以及

-表面处理。

校准包括对基质进行重新压紧，以便通过按压来改进尺寸精度。机器加工和研磨能够进一步改进尺寸精度，但是会对材料造成破坏或磨损。

对于施加给烧结滑动轴承的表面处理，首先，已知的表面处理包括：将薄的涂层涂覆到接触表面上的轴承基质的基底，例如，通过电镀、镀锌（冷或热）、热投射或者层压。逻辑上，表面涂层必须足够薄，从而不会由于堵塞基质的孔而使轴承的自润滑功能无效。根据选定的金属或者涂层工艺，可以实现性能的改进，尤其包括基质的抗氧化性、抗磨损性以及抗胶合性，由于其中一些内容与本发明的相似性，因此将在下文中详细描述。

首先，铜等软金属的薄表面涂层允许轴杆在操作期间进行相对较好的布置，从而引起在基质的噪音减少以及结构疲劳方面的改进。

其次，用于堵塞其接触表面中孔的基质的表面涂层（显然部分堵塞了基质的接触表面中的孔）在操作期间相对提高了摩擦系数。这是由于在轴承的操作期间，对轴杆的驱动在负载区域中生成了润滑剂的水动压力。由于此压力，润滑剂穿过孔被吸入轴承中，随后穿过负载最小的区域被排出。因此，并非最佳地形成水动力动态，这是因为轴承接触表面的孔隙使得润滑膜无法得到维持。因此，用于对孔进行部分堵塞的表面涂层使得轴承的抗负载性增大，从而维持水动力膜、提高轴承的操作摩擦系数。在现有技术中已知多种用于对表面上的孔进行密封或部分封闭的方法。例如，专利申请案US-2003/003157描述了一种用于对孔进行密封的方法，所述方法通过用树脂来浸渍所述表面并且随后对其进行固化来实施。