專利名稱：粉末冶金技術(shù)制取增壓器止推軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與金屬粉末制造特殊形狀的制品有關(guān)。
目前，世界上一些高性能的交通工具(如主戰(zhàn)車、高速汽車、機(jī)動(dòng)船等)幾乎都采用了渦輪增壓技術(shù)?，F(xiàn)有國(guó)內(nèi)外渦輪增壓器所用的止推軸承，一般都采用ZQSn10減摩合金棒材經(jīng)機(jī)械加工而成。采用此法生產(chǎn)止推軸承，加工工藝成熟，制品能滿足中低轉(zhuǎn)速下使用。其主要缺點(diǎn)是工藝流程長(zhǎng)(需要十八道工序)，材質(zhì)利用率低(僅37%左右)，由此生產(chǎn)效率低，成本高。同時(shí)該方法生產(chǎn)的止推軸承自潤(rùn)滑性差，在啟動(dòng)和剎車的一瞬間，往往出現(xiàn)燒結(jié)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)子和止推板卡住或者粘著，導(dǎo)致整臺(tái)增壓器壽命終止。
本發(fā)明為了克服上述方法的不足，采用粉末冶金方法制造增壓器用的止推軸承，使制取的軸承既能適應(yīng)中低檔轉(zhuǎn)速狀態(tài)下使用，又能滿足高速旋轉(zhuǎn)工況下運(yùn)行，并且材料利用率高，使用壽命長(zhǎng)。
本發(fā)明的特征在于所述的合金組成(重量百分含量%)為銅基預(yù)合金粉92～96%，固體潤(rùn)滑劑包括石墨1～3%和二硫化鉬0.5～2%，以及合金基體強(qiáng)化元素包括鎳、鈷、鎢、鉬等元素的任一種、二種或三種元素之和為0.8～4%構(gòu)成合金組份。
銅基預(yù)合金粉，將銅85%，錫6%，鋅6%，鉛3%的重量百分比(%)配備好原料，經(jīng)熔煉混合均勻后噴霧制成小于0.15mm的粉末備用，或購(gòu)買小于0.15mm的FQSn6-6-3合金粉代用(銅基預(yù)金粉以下簡(jiǎn)稱FQSn6-6-3合金粉)。依據(jù)所設(shè)計(jì)的合金重量百分含量(%)取FQSn6-6-3合金粉作為合金的基體材料，同時(shí)取粒度為0.075mm的石墨粉1～3%，二硫化鉬粉0.5～2%作為固體潤(rùn)滑劑，并稱取小于0.075mm的鎳粉或鈷粉、以及小于43μm的鎢粉或鉬粉的任何一種、二種或三種金屬粉之和為0.8～4%作為合金基體的強(qiáng)化材料，可以起固熔強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化作用，以增強(qiáng)合金基體的耐磨性能，其用量視用途而定。合金基體強(qiáng)化材料，可以用金屬粉末機(jī)械混入;也可以用金屬鹽形式加入，隨后進(jìn)行還原成固熔體粉末。根據(jù)生產(chǎn)的需要，在合金基體的基礎(chǔ)上，改變固體潤(rùn)滑劑和基體強(qiáng)化元素的用量，可制取各種用途的止推軸承。例如在合金基體材料中配入0.8～3%的固體潤(rùn)滑劑和1～3%的鎳可制取普通止推軸承和J125系列的浮環(huán)軸套;在合金基體材料中配入0.8～3%固體潤(rùn)滑劑，再配入0.5～3%的(鎢、鉬、鎳)復(fù)合粉，可制取K14系列止推軸承板;在上述合金成分配比的基礎(chǔ)上，改變其粒度和粒度組成、成型壓力和燒結(jié)溫度，從而得到8～15%孔隙度的產(chǎn)品，通過真空浸油和調(diào)節(jié)精整壓力，使產(chǎn)品保持一定的含油率，由此制得復(fù)合潤(rùn)滑性能好、能滿足K27系列和J80系列高速(3萬～12萬r/min)運(yùn)行的產(chǎn)品。
制取渦輪增壓器用止推軸承工藝如圖1所示。按配比稱取銅基合金粉、固體潤(rùn)滑劑和基體強(qiáng)化元素等三種粉末，在V型混料器或其它混料設(shè)備中混合8～12小時(shí)，使各種粉末充分混合均勻，然后稱取定量的混合料裝模，起動(dòng)壓力機(jī)(控制壓力為3～7t/cm2)壓制成型，依據(jù)生產(chǎn)的需要，可調(diào)整壓力，控制坯件的孔隙度;坯件送進(jìn)燒結(jié)爐進(jìn)行燒結(jié)，在790～850℃的溫度下通氫氣進(jìn)行燒結(jié)，并保溫1～3小時(shí);通過燒結(jié)的產(chǎn)品轉(zhuǎn)入真空浸油4～6小時(shí)，使產(chǎn)品的含油率適中，確保在不同工作狀態(tài)下，軸承有良好的潤(rùn)滑性能;浸油后的產(chǎn)品裝入模具，控制壓力為5～8t/cm2進(jìn)行精整，由此制得合格的止推軸承產(chǎn)品。該止推軸承產(chǎn)品，經(jīng)裝機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)，以及上千臺(tái)裝機(jī)使用，其綜合性能符合設(shè)計(jì)要求，滿足了渦輪增壓器的高速運(yùn)行。
采用粉末冶金方法與現(xiàn)有機(jī)械加工方法相比，本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于生產(chǎn)工藝流程短(只需六道工序)，生產(chǎn)效率高(可提高10～12倍)，成材率高(可達(dá)95%以上)，每生產(chǎn)10萬件止推軸承可節(jié)省ZQSn10合金棒材2.2噸，因而生產(chǎn)成本低;尤其本發(fā)明生產(chǎn)的軸承，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的工況下自潤(rùn)滑性能好，使用壽命長(zhǎng)。


圖1為本發(fā)明的生產(chǎn)工藝流程圖。
實(shí)施例1，按成份配比，將0.15mm的FQSn6-6-3合金粉末94克，石墨2克，二硫化鉬1克，鎳粉3克，經(jīng)12小時(shí)混合，以3t/cm2的壓力成型，在810℃燒結(jié)1小時(shí)，氫氣保護(hù)，然后再用3.5t/cm2的壓力進(jìn)行精整，即可得所需要尺寸和形狀的產(chǎn)品。
實(shí)施例2，為制取增壓器用粉末冶金浮環(huán)軸承，在0.15mm的合金粉FQSn6-6-3中，添加2.5%的鎳粉，同時(shí)，添加石墨(0.075mm)作固體潤(rùn)滑劑，其量為2.0%，使材料具有固體自潤(rùn)滑性能。將上述混合物冷壓-燒結(jié)工藝制取燒結(jié)制品，同在高于成型壓力的條件下進(jìn)行精整(7t/cm2)保證產(chǎn)品的良好性能。用該材料制成的產(chǎn)品已作增壓器的浮環(huán)軸套，用于J125系列產(chǎn)品。
實(shí)施例3，在0.15mm的預(yù)合金化合金粉末中，同時(shí)添加2.8%的0.075mm的鎳粉和1.0%的43μm的細(xì)鎢粉和鉬粉，而后者具有彌散強(qiáng)化作用。在固體潤(rùn)滑劑中，按2∶1的比例加入石墨和二硫化鉬粉，其量為2.5%其固體潤(rùn)滑效果優(yōu)于實(shí)施例1，該產(chǎn)品可用于K14系列止推軸承板。
實(shí)施例4，在實(shí)施例2的材料成分基礎(chǔ)上，通過改變冷壓-燒結(jié)-精整的工藝參數(shù)使產(chǎn)品具有10～15%的孔隙度，并且，采用真空浸油，使材料不僅具有一定的機(jī)械性能，同時(shí)具有固體自潤(rùn)滑和油膜潤(rùn)滑的效果。用這種材料制成的增壓器止推軸承，可廣泛用于轉(zhuǎn)速為3萬至9萬r/min的K27系列產(chǎn)品，并且收到了十分理想的效果。
權(quán)利要求
1.粉末冶金技術(shù)制取增壓器止推軸承，其特征在于合金重量百分(%)組成為銅基預(yù)合金粉92～96%，固體潤(rùn)滑劑包括石墨粉1～3%和二硫化鉬粉0.5～2%，合金基體強(qiáng)化元素包括鎳、鈷、鎢、鉬粉的任何一種、二種或三種之和為0.8～4%構(gòu)成合金組份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于合金基體強(qiáng)化元素的加入方式，可以用金屬粉末機(jī)械混入法，也可以用金屬鹽的形式加入，然后進(jìn)行還原成合金化固熔體粉末。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于(1)采用噴霧法制取Cu-Sn-Zn-Pb的銅基預(yù)合金粉;(2)將定量的銅基預(yù)合金粉、固體潤(rùn)滑劑和合金基體強(qiáng)化元素三種粉末混和均勻裝模，控制壓力為3～7t/cm2壓制成型。(3)壓坯在790～850℃的溫度下通氫氣進(jìn)行燒結(jié)，并保溫1～3小時(shí);(4)經(jīng)燒結(jié)的壓坯送入真空浸油1～2小時(shí);(5)浸油后的坯件裝入模具，控制壓力為3.5～8t/cm2，進(jìn)行精整得到合格的增壓器止推軸承。
全文摘要
粉末冶金技術(shù)制造增壓器止推軸承是由銅基預(yù)合金粉、石墨和二硫化鉬固體潤(rùn)滑劑，以及合金基體強(qiáng)化元素包括鎳、鈷、鎢、鉬等構(gòu)成合金組分，經(jīng)粉末冶金成型、燒結(jié)、真空浸油和精整等工序，制成增壓器用的止推軸承。該軸承既適應(yīng)中低轉(zhuǎn)速狀態(tài)下使用。又能滿足高速旋轉(zhuǎn)(3萬至12萬r/min)工況下運(yùn)行。本發(fā)明具有生產(chǎn)工藝流程短，生產(chǎn)效率高，可達(dá)95％以上的成材率，自潤(rùn)滑性能好，使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C22C1/05GK1086591SQ9211170
公開日1994年5月11日 申請(qǐng)日期1992年10月31日 優(yōu)先權(quán)日1992年10月31日
發(fā)明者李溪濱, 譚林英, 王建業(yè), 蘇春明, 李美英, 楊紀(jì)云 申請(qǐng)人:中南工業(yè)大學(xué)