專利名稱：堆焊制造的雙金屬自潤滑關節軸承、方法及設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種自潤滑關節軸承、制造方法及其制造設備，尤其是一種制造工藝簡單、成本低、適合于大批量生產的堆焊制造的雙金屬自潤滑關節軸承、方法及設備。
背景技術：
由于銅合金具有強度高及較好的潤滑效果，因此現有自潤滑關節軸承的工作而大多是銅合金面鑲嵌固體潤滑劑，其結構形式及制造方法基本上有以下幾種一種是采用鑄造方法鑄出整體為銅合金筒形的關節軸承外圈或內圈，經機械加工內球面或外球面，在球面上均勻布孔，將固體潤滑劑鑲嵌于孔中，再經磨加工而成。因內圈或外圈整體均為銅合金，存在著浪費大量有色金屬、工藝繁瑣、成本高的問題。另一種是將銅合金粉鋪撒在鋼板上，通過燒結形成雙金屬板材，并經過多次軋制及消除應力處理，制成孔隙率低的復合板材，再卷制加工成軸承內圈，與關節軸承的鋼制外圈內徑過盈裝配，存在著產品裝配可靠性差、使用時易產生位移及結構復雜、工藝繁瑣、成本高等缺點。另外，由于燒結工藝對鋼板材質的限制，需采用機械強度低的低碳鋼板材作為雙金屬基板，以至于在重載荷的工況條件下易發生擠壓變形，無法與軸承外圈強度相匹配。
雖然現有的等離子噴涂技術或堆焊技術均可以將銅合金粉末直接噴涂或堆焊在已加工好的軸承外圈內球面或內圈的外球面上，但是兩種噴涂方法分別存在著不同問題，以至于迄今為止還沒有用等離子噴涂或堆焊技術制造自潤滑關節軸承。
1.等離子噴涂方法在噴涂過程中需要采用氬氣或氮氣作為保護氣體，生產成本高、設備投資大，噴涂后所獲得的高致密性銅合金覆層，不能作為鑲嵌固體潤滑劑的自潤滑材料，只能采用油潤滑方式，不適合于自潤滑關節軸承的生產；2.現有堆焊技術通常是先將高強度鋼(軸承鋼或中碳鋼)局部加熱，將銅合金堆焊在已預熱的部位；再對下一部位加熱，之后再將銅合金堆焊在預熱的部位……，加熱、焊接反復進行，其加熱、焊接是一個不連續的間斷動作。如此，存在著如下問題(1)無法統一各個部位的加熱時間，繼而無法控制加熱溫度，使整個工件受熱不均，導致所產生的應力不均，產品質量得不到保證；(2)間隔進行的加熱、堆焊動作使堆焊的生產效率低，無法應用于大規模軸承工業生產；(3)堆焊是在未經任何處理的高強度鋼上進行，如在自潤滑關節軸承的內圈或外圈上堆焊銅合金層并鑲嵌固體潤滑劑作自潤滑層，則無法在高強度鋼上加工盲孔，使固體潤滑劑只能鑲嵌在銅合金層中，勢必增加銅合金層的厚度，浪費大量的有色金屬，加大了軸承的生產成本。
發明內容
本發明是為了解決現有技術所存在的加工工藝復雜、成本高等技術問題，提供一種加工工藝簡單、成本低、可靠性高的堆焊制造的雙金屬自潤滑關節軸承、方法及設備。
本發明的技術解決方案是一種堆焊制造的雙金屬自潤滑關節軸承，有軸承鋼或中碳鋼外圈1、軸承鋼或中碳鋼內圈2及置于外圈1、內圈2之間的自潤滑層3，所述的自潤滑層3是堆焊在外圈1內球面或內圈2外球面所形成的銅合金層4，盲孔5貫穿銅合金層4并深入外圈1或內圈2，盲孔5內填充有固體潤滑劑6，銅合金層4的厚度是2～6mm，盲孔5的深度是8～10mm。
一種堆焊制造雙金屬自潤滑關節軸承的制造方法，其特征在于有如下步驟a.將軸承鋼或中碳鋼經過正火或淬火處理，制成硬度為300～320HBS的軸承外圈1或內圈2；b.將外圈1或內圈2固定在旋轉裝置上，將外圈1或內圈2局部溫度加熱到800～950℃，將銅合金連續堆焊在勻速旋轉加熱的外圈1內球面或內圈2外球面上形成銅合金層4，銅合金層4厚度為2～6mm；c.對堆焊后的外圈1或內圈2去應力處理，硬度為230～260HBS；d.在銅合金層4面上加工盲孔5，深度是8～10mm；e.鑲嵌固體潤滑劑6；f.按現有方法加工內圈2或外圈1；g.對經堆焊的外圈1或內圈2以及按現有方法加工的無堆焊層的內圈2或外圈1精加工，裝配至成品。
一種堆焊制造雙金屬自潤滑關節軸承的設備，有機架7，機架7上豎直設置有與電機相接的轉盤8，轉盤8上固定有工件夾具9，機架7上還設置有水平滑道10，水平滑道10上有滑架11，加熱裝置12、堆焊裝置13沿旋轉方向依次固定在滑架11上。
本發明是用改進的堆焊方法及專用堆焊設備將銅合金堆焊在自潤滑軸承外圈內球面或內圈外球面上，具有如下優點1.由于是將關節軸承的外圈或內圈固定在勻速旋轉裝置上進行加熱、堆焊，各個部位的加熱時間一致，使各部位的受熱均勻，加熱溫度統一控制在800～950℃，繼而保證所產生的應力均勻，產品質量得到保證；2.加熱、堆焊分別連續進行，比傳統堆焊方法生產效率提高3倍以上，可應用于大規模軸承工業生產中；3.在堆焊前對高強度鋼進行的正火或淬火處理，控制高強度鋼的硬度，同時對軸承外圈或內圈的勻速加熱，也可以改變高強度鋼的硬度，使固體潤滑劑鑲嵌孔可以加工在外圈或內圈的球面上，從此可降低銅合金層的厚度，減少銅合金層的用量，節約大量的有色金屬，降低軸承的生產成本。
圖1為本發明實施例1的結構示意圖。
圖2為本發明實施例2的結構示意圖。
圖3為本發明實施例設備結構示意圖。
圖4為圖3的A-A視圖。
具體實施例方式實施例1實施例1如圖1所示，有軸承鋼或中碳鋼外圈1、內圈2及置于外圈1、內圈2之間的自潤滑層3，自潤滑層3是堆焊在外圈1內球面所形成的銅合金層4，盲孔5貫穿銅合金層4并深入外圈1內球面，盲孔5內填充有固體潤滑劑6，銅合金層4的厚度是2～6mm，盲孔5的深度是8～10mm。
具體生產方法如下a.將軸承鋼或中碳鋼經過正火或淬火處理，制成硬度為300～320HBS的軸承外圈1；b.將外圈1固定在旋轉裝置上，用加熱裝置將外圈1局部溫度加熱到800～950℃，用堆焊裝置將銅合金連續堆焊在勻速旋轉加熱的外圈1的內球面上，形成銅合金層4，銅合金層4厚度為2～6mm；c.對堆焊后的外圈1去應力處理，硬度為230～260HBS；d.在銅合金層4面上加工盲孔5，深度是8～10mm；e.鑲嵌固體潤滑劑6；f.按現有方法加工內圈2；g.對經堆焊的外圈1以及按現有方法加工的無堆焊層的內圈2精加工，裝配至成品。
堆焊制造雙金屬自潤滑關節軸承的設備如圖3、圖4所示有機架7，機架7上豎直設置有與電機相接的轉盤8，轉盤8上固定有工件夾具9，機架7上還設置有水平滑道10，水平滑道10上有滑架11，加熱裝置12、堆焊裝置13沿旋轉方向依次固定在滑架11上。
堆焊時，工件夾具9將外圈1固定，沿滑道10移動滑件11，使加熱裝置12、堆焊裝置13置于外圈1內，其相隔距離可由微機控制，啟動轉盤，加熱裝置12在前，先對外圈1加熱，堆焊裝置13在后進行堆焊。
實施例2實施例1如圖1所示，有軸承鋼或中碳鋼外圈1、內圈2及置于外圈1、內圈2之間的自潤滑層3，自潤滑層3是堆焊在內圈2外球面所形成的銅合金層4，盲孔5貫穿銅合金層4并深入內圈2外球面，盲孔5內填充有固體潤滑劑6，銅合金層4的厚度是2～6mm，盲孔5的深度是8～10mm。
具體生產方法如下a.將軸承鋼或中碳鋼經過正火或淬火處理，制成硬度為300～320HBS的軸承內圈2；b.將內圈2固定在旋轉裝置上，用加熱裝置將內圈2局部溫度加熱到800～950℃；啟動堆焊裝置，將銅合金連續堆焊在勻速旋轉加熱的內圈2外球面上形成銅合金層4，銅合金層4厚度為2～6mm；c.對堆焊后的內圈2去應力處理，硬度為230～260HBS；d.在銅合金層4面上加工盲孔5，深度是8～10mm；e.鑲嵌固體潤滑劑6；f.按現有方法加工外圈1；g.對經堆焊的內圈2以及按現有方法加工的無堆焊層的外圈1精加工，裝配至成品。
堆焊制造雙金屬自潤滑關節軸承的設備同實施例1。
堆焊時，工件夾具9將內圈2固定，沿滑道10移動滑件11，使加熱裝置12、堆焊裝置13置于內圈2外，其相隔距離可由微機控制，啟動轉盤，加熱裝置12在前，先對內圈2加熱，堆焊裝置13在后進行堆焊。
本發明方法及設備還適用于制造圓筒式雙金屬自潤滑軸套。
權利要求
1.一種堆焊制造的雙金屬自潤滑關節軸承，有軸承鋼或中碳鋼外圈(1)、內圈(2)及置于外圈(1)、內圈(2)之間的自潤滑層(3)，其特征在于所述的自潤滑層(3)是堆焊在外圈(1)內球面或內圈(2)外球面所形成的銅合金層(4)，盲孔(5)貫穿銅合金層(4)并深入外圈(1)或內圈(2)，盲孔(5)內填充有固體潤滑劑(6)，銅合金層(4)的厚度是2～6mm，盲孔(5)的深度是8～10mm。
2.一種堆焊制造雙金屬自潤滑關節軸承的方法，其特征在于有如下步驟a.將軸承鋼或中碳鋼經過正火或淬火處理，制成硬度為300～320HBS的軸承外圈(1)或內圈(2)；b.將外圈(1)或內圈(2)固定在旋轉裝置上，將外圈(1)或內圈(2)局部溫度加熱到800～950℃，將銅合金連續堆焊在勻速旋轉加熱的外圈(1)內球而或內圈(2)外球面上形成銅合金層(4)，銅合金層(4)厚度為2～6mm；c.對堆焊后的外圈(1)或內圈(2)去應力處理，硬度為230～260HBS；d.在銅合金層(4)面上加工盲孔(5)，深度是8～10mm；e.鑲嵌固體潤滑劑(6)；f.按現有方法加工內圈(2)或外圈(1)；g.對經堆焊的外圈(1)或內圈(2)以及按現有方法加工的無堆焊層的內圈(2)或外圈(1)精加工，裝配至成品。
3.一種堆焊制造雙金屬自潤滑關節軸承的設備，其特征在于有機架(7)，機架(7)上豎直設置有與電機相接的轉盤(8)，轉盤(8)上固定有工件夾具(9)，機架(7)上還設置有水平滑道(10)，水平滑道(10)上有滑架(11)，加熱裝置(12)、堆焊裝置(13)沿旋轉方向依次固定在滑架(11)上。
全文摘要
本發明公開一種堆焊制造的雙金屬自潤滑關節軸承、方法及設備，有軸承鋼或中碳鋼外圈(1)、軸承鋼或中碳鋼內圈(2)及置于外圈(1)、內圈(2)之間的自潤滑層(3)，其特征在于所述的自潤滑層(3)是堆焊在外圈(1)內球面或內圈(2)外球面所形成的銅合金層(4)，盲孔(5)貫穿銅合金層(4)并深入外圈(1)或內圈(2)，盲孔(5)內填充有固體潤滑劑(6)，銅合金層(4)的厚度是2～6mm，盲孔(5)的深度是8～10mm。制造工藝簡單、成本低、適合于大批量生產，克服了現有技術所存在的問題。
文檔編號B23K37/00GK1900542SQ20061004734
公開日2007年1月24日 申請日期2006年7月24日 優先權日2006年7月24日
發明者關振國, 孫承玉, 劉長波, 魏柏林, 鄭東旭 申請人:大連三環復合材料技術開發有限公司