一種高強度軸承的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種高強度軸承的制造方法。
【背景技術】
[0002] 軸承是現代機械設備中的重要零部件之一，它的主要功能是支撐機械旋轉體，降 低其運動過程中的摩擦系數，并保證其回轉精度。軸承保持架是軸承的重要組成部件之一， 作用是：（1)引導并帶動滾動體在正確的滾道上滾動；（2)將滾動體等距離隔開，并防止工作 時滾動體間互相碰撞和摩擦。
[0003] 隨著科技的不斷發展和進步，機械設備的功能不斷的完善和改進，隨之帶來的，是 軸承所承受的負荷越來越高，滾動體的慣性力也越來越大，因此，對軸承保持架的承壓能力 也就提出了更高的要求，需要其具有極強的抗拉強度、抗彎強度和耐磨性能。而現有的軸承 保持架大多采用銅合金(例如黃銅）制成，雖然力學性能優異，但是已經很難符合設備不斷 增大的負荷要求。
【發明內容】
[0004] 針對上述現有技術的不足，本發明提供了一種高強度軸承的制造方法，其具有優 異的力學性能，可以滿足機械設備對軸承的負荷要求。
[0005] 本發明采用的技術方案如下： 一種高強度軸承的制造方法，包括以下步驟： (一) 制備銅基合金材料 (1) 準備原料:黃銅粉末、碳化硅顆粒、石墨粉末、碳纖維，四種原料的體積依次為總體 積的68~81 %、8~15 %、9~11 %和2~6 %; (2) 將黃銅粉末作為基體，并加入碳化硅顆粒、石墨粉末和碳纖維高速攪拌混合，得到 混合料； (3) 將混合料進行冷壓成型； (4) 利用銅皮將冷壓成型得到的成型料進行封裝； (5) 將封裝后的物料升溫到200~250度，使物料中的有機物全部揮發； (6) 將揮發有機物后的物料進行抽真空，然后將物料繼續加熱至半固態狀態； (7) 保持溫度不變，待物料內外溫度均勻后將其進行觸變成形，然后冷卻至室溫，得到 銅基合金材料； (二) 將銅基合金材料融化，并填入至壓鑄機的型腔中，壓鑄成型出軸承保持架，然后結 合軸承制造工藝得到軸承。
[0006] 與現有技術相比，本發明具有以下有益效果： (1)本發明以強度和硬度高、塑性好的黃銅作為基體，并在其基礎上混入一定比例的碳 化硅顆粒、石墨粉末和碳纖維，由于這些材料均具有良好的銅嵌入性能，因此，在通過高速 攪拌混合、冷壓、封裝、加熱至半固態、觸變成形、冷卻的處理后，所得到的銅基合金材料可 以具有很高的抗拉強度和抗彎強度，然后將其作為軸承保持架的生產材料，并結合現有的 軸承制造工藝生產出高強度的軸承。
[0007] (2)本發明在制備銅基合金材料的過程中，采用銅皮進行材料封裝，可以保證混合 料在不摻入其他雜質的同時，通過加熱使混合料中的有機物揮發，從而保證了后續得到的 銅基合金材料，其組織結構具有很好的致密性和均勻性。
[0008] (3)本發明在制備銅基合金材料的過程中，將混合料加熱至半固態，然后進行觸變 成形，其目的和好處在于：1、可以實現對混合料的枝晶網絡骨架進行打斷，使金相結構成圓 形，達到增加強度的目的；2、利用半固態銅流動性差、黏稠度大的特點使得碳化硅顆粒、碳 纖維、石墨粉末等比重差距很大的材料能夠均勻粘連在黃銅表面上，避免出現偏析和偏聚 現象;3、克服金屬液體出現縮松縮孔的現象。經過加熱和觸變成形的處理，一方面，石墨粉 末和碳纖維可以均勻地分散在黃銅表面上，從而不僅可以降低銅基合金材料的摩擦系數， 提升其減磨的性能，而且可以彌補黃銅耐腐蝕性能的不足;另一方面，利用碳化硅顆粒的支 撐性和超高的耐磨特性，以及碳化硅顆粒和碳纖維的僑聯與抽拔效應(碳/碳復合），大幅提 高了銅基合金材料的力學性能。
[0009] (4)本發明制得的軸承強度高、穩定性好，可滿足機械設備對軸承的高負荷要求， 因此，其適于推廣應用。
【具體實施方式】
[0010] 本發明提供了一種高強度軸承的制造方法，其采用了一種新型的銅基合金材料作 為軸承保持架的生產材料，該銅基合金材料主要由黃銅粉末、碳化硅顆粒、石墨粉末和碳纖 維構成，各種物質的體積比分別是:黃銅的體積為總體積的68~81 %，碳化硅顆粒的體積為 總體積的8~15%，石墨粉末的體積為總體積9~11%，碳纖維的體積為總體積的2~6%。
[0011] 本實施例以碳化硅顆粒的體積為總體積的8%、石墨粉末的體積為總體積9%、碳纖 維的體積為總體積的6%、余量為黃銅粉末為例，對銅基合金材料的制備過程進行詳細介紹， 具體如下： (1) 準備原料:黃銅粉末、碳化硅顆粒、石墨粉末、碳纖維； (2) 將黃銅粉末作為基體，并加入碳化硅顆粒、石墨粉末和碳纖維高速攪拌混合，得到 混合料； (3) 將混合料進行冷壓成型； (4) 利用銅皮將冷壓成型得到的成型料進行封裝； (5) 將封裝后的物料升溫到200~250度，使物料中的有機物全部揮發； (6) 將揮發有機物后的物料進行抽真空，然后將物料繼續加熱至半固態狀態； (7) 保持溫度不變，待物料內外溫度均勻后將其進行觸變成形，然后冷卻至室溫，得到 銅基合金材料。
[0012] 在得到上述銅基合金材料后，將其用作軸承保持架的生產材料，結合現有的軸承 保持架壓鑄工藝，一次成型出軸承保持架，最后再結合現有的軸承制造工藝，生產出力學性 能優異、能夠滿足高負荷要求的軸承。
[0013] 表1為上述制得的銅基合金材料與銅合金在相同條件下，所進行的力學對比試驗 結果。
[0014] 表1 通過表1的對比可以看出，相比銅合金，本發明制得的銅基合金材料在抗拉強度、屈服 強度和硬度方面均有很大的提高，因此其力學性能更加優異。相比銅合金來說，利用本發明 制備的銅基合金材料來制造重負荷軸承更能滿足機械設備的高負荷要求。
[0015] 將碳化硅顆粒的體積設定為總體積的12%，石墨粉末的體積為總體積10%，碳纖維 的體積為總體積的4%，余量為黃銅粉末。按照一樣的工藝，所制得的銅基合金材料，在相同 條件下，與銅合金的力學對比試驗如表2所示。 L0016J 表2
同樣，通過表2的對比結果可以看出，相比銅合金，本發明制得的銅基合金材料同樣在 抗拉強度、屈服強度和硬度方面均有很大的提高，在特定條件下，本發明制得的銅基合金材 料更適合用于制造超高負荷強度的軸承。
[0017]上述實施例僅為本發明的優選實施方式之一，不應當用于限制本發明的保護范 圍，但凡在本發明的主體設計思想和精神上作出的毫無實質意義的改動或潤色，其所解決 的技術問題仍然與本發明一致的，均應當包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種高強度軸承的制造方法，其特征在于，包括以下步驟： (一) 制備銅基合金材料 (1) 準備原料:黃銅粉末、碳化硅顆粒、石墨粉末、碳纖維，四種原料的體積依次為總體 積的68~81 %、8~15 %、9~11 %和2~6 %; (2) 將黃銅粉末作為基體，并加入碳化硅顆粒、石墨粉末和碳纖維高速攪拌混合，得到 混合料； (3) 將混合料進行冷壓成型； (4) 利用銅皮將冷壓成型得到的成型料進行封裝； (5 )將封裝后的物料升溫到200~250度，使物料中的有機物全部揮發； (6) 將揮發有機物后的物料進行抽真空，然后將物料繼續加熱至半固態狀態； (7) 保持溫度不變，待物料內外溫度均勻后將其進行觸變成形，然后冷卻至室溫，得到 銅基合金材料； (二) 將銅基合金材料融化，并填入至壓鑄機的型腔中，壓鑄成型出軸承保持架，然后結 合軸承制造工藝得到軸承。
【專利摘要】本發明公開了一種高強度軸承的制造方法，包括以下步驟：（一）制備銅基合金材料；（二）將銅基合金材料融化，并填入至壓鑄機的型腔中，壓鑄成型出軸承保持架，然后結合軸承制造工藝得到軸承。本發明很好地提高了銅合金的力學性能，使得制造出來的軸承具備了優異的力學性能，從而更好地滿足機械設備對軸承的高負荷要求。
【IPC分類】C22C47/14, C22C49/02
【公開號】CN105483572
【申請號】CN201510850977
【發明人】劉幸
【申請人】成都眾恒智合信息技術有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年11月30日