一種固體潤滑航空關節軸承及其制造方法
【專利摘要】本發明屬于航空制造領域，介紹了一種固體潤滑航空關節軸承及其制造方法。其特征是航空關節軸承包括外圈和內圈，內圈裝在外圈內，且內圈的外球面和外圈的內球面相配合轉動，所述內圈外表面和外圈內表面具有一層超聲滾壓強化得到的強化層，且強化層表面布置有微織構，在超聲表面強化的同時，加入二硫化鉬、二硫化鎢、二烷基二硫代氨基甲酸鉬、片狀石墨、石墨烯、氟化石墨中任意一種或幾種固體潤滑劑，使關節軸承內圈外表面和外圈內表面及微織構內具有一層固體潤滑脂層，極大提高了關節軸承的承載能力，降低內外圈之間的摩擦系數，明顯改善關節軸承的耐磨損性能和潤滑性能，使得關節軸承的使用壽命得到大幅提高。
【專利說明】
一種固體潤滑航空關節軸承及其制造方法
技術領域
[0001]本發明屬于航空制造領域，特別涉及到一種固體潤滑航空關節軸承及其制造方法。
【背景技術】
[0002]關節軸承因其具有較大的承載能力和抗沖擊能力及抗腐蝕、耐磨損、自調心等特點而廣泛用于航空飛行器的旋翼系統、操縱系統、飛機起落架、方向舵、傳動系統、航空發動機和高速列車的轉向機構等關鍵部位。這些關鍵部位往往經受沖擊、振動、超大載荷、失重、大溫差、紫外線輻射等復雜工況，導致關節軸承因發生磨損而壽命降低。
[0003]關節軸承的基本型是由具有球形滑動球面接觸表面的內、外圈組成。目前關節軸承的外圈內表面和內圈外表面主要是通過車削和磨削等切削加工的方式實現的。由于切削加工后工件表面殘留的拉應力和加工后殘留的刀痕和磨肩，導致關節軸承內外圈之間的摩擦副發生磨損，影響關節軸承的使用壽命。
[0004]而潤滑不當在導致關節軸承失效的原因中占到36%，目前關節軸承的潤滑方式為脂潤滑，由于關節軸承應用工況十分多樣，一般潤滑脂無法完全滿足關節軸承的應用需要。
[0005]降低關節軸承內外圈接觸副的表面粗糙度，提高表面微觀硬度，加入固體潤滑劑等措施可以有效改善關節軸承的摩擦特性，提高關節軸承的壽命和可靠性。本發明針對關節軸承內圈外表面及外圈內表面之間球面接觸副因表面粗糙度差、微觀硬度低及潤滑不充分而造成磨損等問題，采用表面超聲滾壓強化的方法制造一種表面帶有微織構的航空關節軸承，同時加入一種固體潤滑劑，通過超聲滾壓將固體潤滑劑附著在關節軸承表面，并與其成鍵，提尚了關節軸承的承載能力，避免潤滑油脂易被擠出的情況，提尚承載能力，抗疲勞，抗沖擊能力，改善摩擦副潤滑性能，提高耐磨損性能，使得關節軸承的使用壽命得到大幅提尚O
【發明內容】
[0006]發明目的:本發明的目的是針對現有航空關節軸承球面接觸副因表面粗糙度差及潤滑不充分而造成磨損等問題，提出一種固體潤滑航空關節軸承及其制造方法，滿足關節軸承在復雜工況下的工作要求。
[0007]技術方案:
一種固體潤滑航空關節軸承，其特征在于:該航空關節軸承包括外圈和內圈，內圈裝在外圈內，且所述內圈的外球面和外圈的內球面相配合轉動;所述內圈外表面和外圈內表面寬度中間的位置設有環形潤滑槽;所述內圈外表面和外圈內表面具有固體潤滑層，且內圈外表面和外圈內表面布置有微織構;所述環形潤滑槽和微織構內儲存有固體潤滑劑，工作時，內外圈之間具有游離的固體潤滑劑。
[0008]所述的固體潤滑航空關節軸承，其特征在于:所述固體潤滑劑包括二硫化鉬、二硫化鎢、二烷基二硫代氨基甲酸鉬、片狀石墨、石墨烯、氟化石墨中任意一種或幾種混合。
[0009]所述的固體潤滑航空關節軸承，其特征在于:所述固體潤滑層是通過超聲波滾壓強化方式附著在關節軸承內圈外表面和外圈內表面的，固體潤滑層的厚度為I?50μπι。
[0010]—種如上文所述的固體潤滑航空關節軸承的制造方法，其特征在于:所述關節軸承內圈的外表面和外圈的內表面經過車削加工后，鏜削出外圈內表面的環形潤滑槽，車削出內圈外表面的環形潤滑槽;然后對關節軸承的內圈外表面和外圈內表面進行超聲滾壓強化，強化時滾壓工具與工件之間通過固體潤滑劑噴嘴加入固體潤滑劑，通過超聲滾壓方式將固體潤滑劑附著在關節軸承表面，并與關節軸承表面金屬成鍵;所述滾壓工具表面布置有微凸起，超聲滾壓時，工件表面會被壓印出微織構，并存儲有固體潤滑劑。
[0011]優點及效果:經過超聲表面滾壓強化的航空關節軸承，其內圈外表面和外圈內表面的表面粗糙度大幅度降低，表面層金屬晶粒得到細化，微觀硬度提高，摩擦系數下降；關節軸承在表面超聲強化的同時加入一種固體潤滑劑，提高了關節軸承的承載能力，避免了潤滑油脂易被擠出的情況，抗腐蝕，抗疲勞，抗沖擊，改善摩擦副潤滑性能，提高耐磨損性能，使得關節軸承的使用壽命得到大幅提高。
[0012]【附圖說明】:
圖1是本發明關節軸承結構圖。
[0013]圖2是本發明關節軸承加工過程中加入固體潤滑的工作方式。
[0014]圖3是本發明關節軸承內圈外表面和外圈內表面的接觸過程示意圖；
圖中:I關節軸承外圈；2關節軸承內圈；3超聲滾壓工具;4固體潤滑劑噴嘴;5外圈表面固體潤滑劑層;6游離固體潤滑劑；7內圈表面固體潤滑劑層;8微織構；11外圈內表面強化層;21內圈外表面強化層。
[0015]【具體實施方式】:
本發明是一種固體潤滑航空關節軸承及其制造方法，其原理是:經過車削加工的關節軸承內圈外表面和外圈內表面被安裝在超聲波裝置上的硬質合金工具以10~30kHz的頻率拍打。高頻率的拍打使工件表面材料發生強烈塑性變形，導致工件表面材料發生強化，由于超聲滾壓工具表面具有微凸起結構，使工件表面形成一定規律的微織構。超聲滾壓強化的同時加入一種固體潤滑劑，通過超聲滾壓將固體潤滑劑附著在關節軸承表面和微織構內部，形成一層固體潤滑層。工作時，內圈外表面和外圈內表面的固體潤滑層相互接觸，并發生摩擦，形成具有良好潤滑性能的游離固體潤滑劑，極大提高關節軸承的耐磨損性能和潤滑性能。
[0016]本發明一種固體潤滑航空關節軸承，其特征在于:航空關節軸承包括外圈I和內圈2，內圈2裝在外圈I內，且內圈2的外球面和外圈I的內球面相配合轉動，所述內圈2外面表面和外圈I內表面寬度中間的位置設有環形潤滑槽，所述內圈2外表面和外圈I內表面具有一層固體潤滑層5和7，且內圈2外表面和外圈I內表面布置有微織構8，所述環形潤滑槽和微織構內儲存有固體潤滑劑，工作時，內外圈之間具有游離的固體潤滑劑6。
[0017]所述固體潤滑劑包括二硫化鉬、二硫化鎢、二烷基二硫代氨基甲酸鉬、片狀石墨、石墨烯、氟化石墨中任意一種或混合。
[0018]所述固體潤滑層是通過超聲波滾壓強化方式附著在關節軸承內圈外表面和外圈內表面的，固體潤滑層的厚度為I?50μηι。
[0019]—種固體潤滑航空關節軸承的制造方法，其特征在于:所述關節軸承內圈2的外表面和外圈I的內表面經過車削加工后，鏜削出外圈內表面的環形潤滑槽，車削出內圈外表面的環形潤滑槽，然后對關節軸承的內圈2外表面和外圈I內表面進行超聲滾壓強化，強化時超聲滾壓工具3與工件之間通過噴嘴4加入所述固體潤滑劑，通過超聲滾壓方式將固體潤滑劑附著在關節軸承表面，并與關節軸承表面金屬成鍵，提高關節軸承的摩擦和潤滑性能，由于滾壓工具表面布置有微凸起，超聲滾壓時，工件表面會被壓印出微織構，并存儲有固體潤滑劑。
[0020]現以二硫化鎢為例做具體說明:
二硫化鎢為灰色粉末帶金屬光澤的細小結晶或粉末，具有很低的摩擦系數，對金屬表面有很好的吸附能力。
[0021]本發明一種固體潤滑航空關節軸承及其制造方法:包含四個步驟，首先車削出關節軸承內圈2的外表面和外圈I的內表面;然后鏜削出外圈內表面的環形潤滑槽，車削出內圈外表面的環形潤滑槽，之后對關節軸承的內圈2外表面和外圈I內表面進行超聲滾壓強化，強化時超聲滾壓工具3與工件之間通過噴嘴4加入所述固體潤滑劑二硫化鎢，通過超聲滾壓方式將二硫化鎢潤滑劑附著在關節軸承表面，并與關節軸承表面金屬成鍵，提高關節軸承的摩擦和潤滑性能，由于滾壓工具表面布置有微凸起，超聲滾壓時，工件表面會被壓印出微織構，并存儲有二硫化鎢潤滑劑，二硫化鎢既在加工時起到潤滑作用，也提高關節軸承使用過程中的摩擦和潤滑性能。
【主權項】
1.一種固體潤滑航空關節軸承，其特征在于:該航空關節軸承包括外圈(I)和內圈(2)，內圈(2)裝在外圈(I)內，且所述內圈(2 )的外球面和外圈(I)的內球面相配合轉動;所述內圈(2)外表面和外圈(I)內表面寬度中間的位置設有環形潤滑槽;所述內圈(2)外表面和外圈(I)內表面具有固體潤滑層(5)(7)，且內圈(2)夕卜表面和外圈(I)內表面布置有微織構(8);所述環形潤滑槽和微織構(8)內儲存有固體潤滑劑，工作時，內外圈之間具有游離的固體潤滑劑(6)。2.根據權力要求I所述的固體潤滑航空關節軸承，其特征在于:所述固體潤滑劑包括二硫化鉬、二硫化鎢、二烷基二硫代氨基甲酸鉬、片狀石墨、石墨烯、氟化石墨中任意一種或幾種混合。3.根據權力要求I所述的固體潤滑航空關節軸承，其特征在于:所述固體潤滑層是通過超聲波滾壓強化方式附著在關節軸承內圈(2)外表面和外圈(I)內表面的，固體潤滑層的厚度為I?50μηι。4.一種如權利要求1所述的固體潤滑航空關節軸承的制造方法，其特征在于:所述關節軸承內圈(2)的外表面和外圈(I)的內表面經過車削加工后，鏜削出外圈(I)內表面的環形潤滑槽，車削出內圈(2)外表面的環形潤滑槽;然后對關節軸承的內圈(2)外表面和外圈(I)內表面進行超聲滾壓強化，強化時滾壓工具(3)與工件之間通過固體潤滑劑噴嘴(4)加入固體潤滑劑，通過超聲滾壓方式將固體潤滑劑附著在關節軸承表面，并與關節軸承表面金屬成鍵;所述滾壓工具表面布置有微凸起，超聲滾壓時，工件表面會被壓印出微織構(8)，并存儲有固體潤滑劑。
【文檔編號】C21D7/04GK105864284SQ201610490864
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月29日
【發明人】苑澤偉, 秦悅, 鄧春利, 何艷
【申請人】沈陽工業大學