專利名稱：潤滑特性提高的滑動軸承的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及以燒結(jié)體形態(tài)制造的潤滑特性提高的滑動軸承，特別是，像工程機械的適合于高面壓和低速的作用的由鐵系燒結(jié)體形成的滑動軸承。
背景技術：
一般而言，產(chǎn)業(yè)機器和工程機械具有多個運動部和關節(jié)部，并且這樣的運動部和關節(jié)部安裝有軸承，而在上述軸旋轉(zhuǎn)部或關節(jié)部通常安裝有由軸20和軸圍繞的滑動軸承10 (參考圖1)。對于這樣的軸20和滑動軸承10裝置，給予潤滑油來減少在運動中發(fā)生的由摩擦引起的磨損。如上所述的滑動軸承主要通過將大量軟質(zhì)的銅(Cu)顆粒分散于由鐵(Fe)形成的馬氏體相，從而維持致密化，但是在高面壓及高溫度的滑動條件下潤滑膜破裂的情況，上述軸承就會因與作為對偶材料的由鐵(Fe)系合金形成的軸的摩擦而誘發(fā)燒接。例如，像工程機械的重型裝備的情況下，上述滑動軸承就會被施加上大面壓，特別是在低速運動時會被施加上大面壓。施加上大面壓的情況下，如上述說明通過摩擦有可能磨損滑動軸承或者發(fā)生燒接。從而，使用耐磨損性 卓越、潤滑特性好的軸承作為滑動軸承，并且向上述軸和滑動軸承接觸的滑動面給予粘度高的潤滑油或者潤滑脂等。以往，作為上述滑動軸承主要使用黃銅或者鐵系的軸承，而最近則引入使用將上述滑動軸承制造成燒結(jié)體后對其浸潰潤滑油，從而即使沒有潤滑油的頻繁供應也可以減少摩擦阻抗的無油(oiless)類型的滑動軸承。具體地，作為如上所述的滑動軸承，使用進行熱處理和加工的一般合金、或銅合金、或者在銅合金中嵌入作為潤滑劑的石墨來使用。最近使用以提高給予周期和提高耐久性能為目的而浸潰有潤滑油的鐵(Fe)系燒
金結(jié)合
這些鐵(Fe)系燒結(jié)合金滑動軸承，為了提高強度和耐磨損性，一般由實施硬質(zhì)熱處理并在其組織中分散有20重量％程度銅的材料來制造。作為針對這種鐵系燒結(jié)合金滑動軸承的一個例子，韓國公開專利公報2004-0081474號中公開了一種在減化含有鐵系燒結(jié)光滑軸承的制造工序的同時，為了具有與以往同等的軸承性能而通過切削加工整理表面形狀的光滑軸承。上述韓國公開專利公報2004-0081474號中，特征是致密化從內(nèi)周面表層起深度為10 60 μ m的部分并將表面氣孔封孔，但通過上述的內(nèi)周面的表層的致密化和表面氣孔的封孔而降低潤滑油浸潰率，并且無法實現(xiàn)針對凹凸線的最佳化，使得潤滑特性的改善效果微弱。上述技術的情況，相比于僅實施磨削的以往技術，在致密化內(nèi)周面表層方面有所差異，但就封孔表面氣孔而言與以往相同，另一方面，在由凹凸形成的凹線儲存有潤滑油而向磨損面提供潤滑油的方面有好處，但其效果是微小的。因此有必要開發(fā)能夠有效地適用于例如滑動軸承會被施加上大面壓的建設裝備這種重型裝備的、潤滑油浸潰率卓越的滑動軸承。

發(fā)明內(nèi)容
技術問題由此，本發(fā)明的目的是提供能夠有效地適用于例如滑動軸承會被施加上大面壓的建設裝備這種重型裝備的滑動軸承。本發(fā)明中，對以往的由鐵(Fe)系燒結(jié)體形成的滑動軸承觀察表面形狀和磨損狀態(tài)，并進行加工試驗和摩擦實驗，由此提供一種將潤滑油浸潰率提高至最大并且耐久性卓越而能夠充分用于經(jīng)受大·負荷的裝備的滑動軸承，而且表面形狀最佳化的滑動軸承。另外，本發(fā)明的目的是提供一種為了有利于潤滑油的浸潰而增多開口的氣孔并且可以更加提高潤滑特性的滑動軸承的表面形狀。解決問題的方案為了達到如上所述的目的，本發(fā)明中，提供滑動軸承10，其為由多孔質(zhì)鐵(Fe)系燒結(jié)合金形成的滑動軸承10，上述燒結(jié)合金中分散有含有13至23重量％的銅，相對于上述滑動軸承整個體積的有效氣孔率是13至23體積％，上述滑動軸承10的內(nèi)周面11上通過切削加工而形成有螺旋形的凹凸13。在這里上述內(nèi)周面11的表面粗糙度Ra是2至5 μ m，上述凹凸的高低差是13至30 μ m范圍，上述凹凸之間的間隔是200至300 μ m范圍，切削加工后的表面氣孔是開孔的而不是封孔的。根據(jù)本發(fā)明的一個例子，滑動軸承10內(nèi)周面11中，作為相對于內(nèi)周面整個面積的氣孔的面積比率的開口孔面積率可以為13 23%。根據(jù)本發(fā)明的上述滑動軸承可以特別有效地適用于使用條件為面壓3 IOkgf/mm2和滑動速度I 8cm/s的工程機械裝備的關節(jié)部中。根據(jù)本發(fā)明的一個例子，上述鐵(Fe)系燒結(jié)合金可以進一步包含選自由N1、Sn、Mo、W、Mn以及B組成的組中的至少一種合金元素。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的上述滑動軸承由于潤滑特性改善而可以有效適用于被施加大面壓的裝備中。根據(jù)本發(fā)明的滑動軸承特別是可以適用于滑動時經(jīng)受徑向負荷而驅(qū)動的工程機械裝備的關節(jié)中。


圖1是對滑動軸承10和嵌入在上述滑動軸承中的軸20的一個例子的概略剖視圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個例子的滑動軸承10的立體圖。圖3是顯示圖2的滑動軸承10沿著A-A線切斷的剖面的概略剖視圖。圖4是表示根據(jù)本發(fā)明的一個例子(實施例1)的在滑動軸承10的內(nèi)周面11沿著軸方向測量的內(nèi)周面11表面的高度的圖，可以知道內(nèi)周面的表面高低差(凹凸的高低差)和凹凸的間隔。圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個例子(實施例1)的滑動軸承10的內(nèi)周面11表面照片。圖6是在比較例2中制造的滑動軸承10內(nèi)周面11的表面照片。附圖標記說明10:滑動軸承11:內(nèi)周面12:外周面13:凹凸20:軸
具體實施例方式以下參考圖面更詳細的說明本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明的滑動軸承，要求用于防止由負荷引起的變形的強度以及用于防止滑動磨損的耐磨損性，因此根據(jù)本發(fā)明的一個例子使用對鐵系燒結(jié)合金進行過硬質(zhì)熱處理的材料作為滑動軸承的材料。根據(jù)本發(fā)明的滑動軸承的材料是在由鐵系燒結(jié)合金組成的主基材中分散有銅。上述銅在燒結(jié)時可以以液相存在所以有用。根據(jù)本發(fā)明的一個例子，上述銅的含量適合為13 23重量％。銅的含量不足13重量％時，硬質(zhì)的鐵合金的性質(zhì)強從而容易摩擦磨損軸，而銅的含量超過23重量％時，加工時或者高面壓的滑動時，銅會變形并堵住表面的氣孔而降低潤滑油浸潰效果，從而有增加磨損的危險性。根據(jù)需要在上述鐵系燒結(jié)合金中可以進一步包含N1、Sn、Mo、W、Mn以及B所組成的組中的至少一種合金元素作為追加合金元素。這樣的追加合金元素可以根據(jù)銅的含量而不同，通過強化鐵系燒結(jié)合金的基材來最大限度縮小加工時的塑性變形，從而可以抑制氣孔堵塞。對于以上述鐵系燒結(jié)合金作為基材的滑動軸承而言，有效氣孔率越大潤滑油含有能力就越高，從而潤滑特性變好，但是氣孔率增加的同時密度降低，從而強度下降并且耐磨損性也變?nèi)?。由此在滑動軸承中找出適合于用途的有效氣孔率是重要的。一般而言由包含銅的鐵系燒結(jié)合金形成的滑動軸承的有效氣孔率通常已知為15%以上，本發(fā)明中由于最佳化表面形狀，因此以13%程度的有效氣孔率也可以顯示出優(yōu)異的潤滑特性。有效氣孔率低于13%時，潤滑油的含有量變少，從而向滑動面的潤滑油供給變少，由此滑動軸承的壽命縮短。本發(fā)明中通過最佳化內(nèi)周面的形狀來提高潤滑特性，因此即便有效氣孔率為23%程度也可以顯示出充分的潤滑特性。有效氣孔率超過23%時，有可能隨著密度下降而強度下降。根據(jù)圖2所示本發(fā)明一個例子的滑動軸承10的內(nèi)周面11上形成有凹凸13。根據(jù)本發(fā)明一個例子的上述凹凸以螺旋形形成。圖3圖示對于圖2所示滑動軸承10沿著A-A線切斷的剖面。從圖上講，在圖3表示的是軸承10的內(nèi)周面11中凹凸13以斜線形態(tài)形成，但在圓筒形的滑動軸承上是螺旋形。為了圖3的制圖上的方便而概略地圖示了剖面。這里附圖標記12是滑動軸承的外周面。上述滑動軸承10的內(nèi)周面11例如可以是，旋轉(zhuǎn)被削物來加工的通過像車床的加工裝備而形成的切削面。理所當然對于在上述內(nèi)周面形成凹凸的方法沒有限制。根據(jù)本發(fā)明的一個例子，上述內(nèi)周面11是通過車床實施切削加工而向軸方向形成有微細的螺線形狀的凹凸線。根據(jù)本發(fā)明的一個例子，如上所述形成的凹凸的高低差是13 μ m至30 μ m。并且上述凹凸的間隔是沿著軸方向為200至300 μ m的范圍。形成有如上所述凹凸的滑動軸承10的內(nèi)周面11表面的表面粗糙度Ra被調(diào)整為2 μ m至5 μ m范圍。與以往根據(jù)單純的研磨或者以往技術中在內(nèi)表面形成凹凸線的情況下使表面粗糙度Ra成為I μ m以下不同，在本發(fā)明中使滑動軸承10內(nèi)周面11的表面粗糙度Ra成為2 μ m至5 μ m的范圍。一方面，不同于通過研磨來致密化滑動軸承內(nèi)周面的表層部或者致密化從內(nèi)周面的表層起至深度為10 60μπι部分的以往技術，在本發(fā)明中沒有另外的致密化過程，從而也不發(fā)生表層部氣孔的減少。根據(jù)本發(fā)明，沒有像以往發(fā)明一樣的通過致密化而封孔表面氣孔的情況就能夠維持燒結(jié)體的有效氣孔率，表面的開口孔面積率成為13 23%。這里，所謂的開口孔面積率意味著滑動軸承10內(nèi)周面11中相對于內(nèi)周面整個面積的氣孔的面積比率。對上述滑動軸承的切削面而言，事先確定上述滑動軸承素材的密度后，選定切削工具的車刀形狀或移送速度等切削條件的話，可以反復穩(wěn)定地加工。由此再現(xiàn)性優(yōu)異。作為參考，這樣的切削面的加工性受銅含量的影響很多，銅的含量超過23重量％的情況下，由于加工穩(wěn)定性降低，從而加工的再現(xiàn)性變低。如上所述形成的滑動軸承的內(nèi)周面能夠在由凹凸形成的凹線部儲存潤滑油或潤滑脂等，從而能夠向滑動面順暢地·供給潤滑劑。并且由于在制造過程中不經(jīng)過另外的表面致密化過程，因此沒有氣孔的減少，從而容易浸潰潤滑油并在滑動時也容易排出潤滑油。上述滑動軸承10浸潰有潤滑油。上述浸潰的潤滑油也稱為浸潰油。作為上述浸潰中適用的潤滑油，可以沒有限制的使用使用于高面壓的滑動軸承的潤滑油。例如可以沒有限制的使用熱穩(wěn)定性或極壓性好的合成油系列的潤滑油，或者在礦物油系潤滑油中為了提高熱穩(wěn)定性或極壓性而添加像極壓添加劑或像MoS2的固體潤滑劑的潤滑油等。上述潤滑油浸潰在滑動軸承的氣孔中。上述浸潰的潤滑油在滑動運動時，通過滑動軸承的溫度上升引起的膨脹而被供給至滑動面。滑動時的溫度上升，在運作初期非常高，因此氣孔敞開以迅速實現(xiàn)這樣的浸潰油的排出，才能使其效果極大化。如上所述得到的滑動軸承被嵌入軸來使用。當嵌入上述軸時一般注入潤滑脂。這樣裝配的滑動軸承-軸裝配體可以有效地使用于面壓為3 10kgf/mm2和滑動速度為I 8cm/s的條件。特別是，可以說適合于用于工程機械的裝備的關節(jié)部而將其壽命極大化。根據(jù)本發(fā)明的滑動軸承可以根據(jù)制造由燒結(jié)合金形成的滑動軸承的一般的方法來制造。首先準備用于滑動軸承組合物的燒結(jié)合金粉末。具體地，以鐵作為主材料包含銅和碳。例如，可以包含銅(Cu) 13 20重量％、碳(C) 0.2 2.0重量％和余量的鐵。根據(jù)需要可以在上述粉末進一步添加選自N1、Sn、Mo、W、Mn以及B所組成的組中的至少一種合金兀素。上述追加包含的各成分例如，相對于燒結(jié)合金粉末的整個重量可以各自包含鎳(Ni) 0.3 4 重量 ％、錫(Sn) I 7 重量 ％、鑰(Mo) 0.05 0.5 重量 ％、鎢(W) 0.05 0.5重量％、錳(Mn) 0.01 0.05重量％、硼(B) 0.01 0.4重量％。上述成分可以只添加一種也可以添加2種以上。除了上述成分之外也可以追加其他成分是理所當然的。上述成分可以使用市售的粉末形態(tài)的產(chǎn)品。此時上述粉末也能使用以各個成分類來市售的，也能使用以合金形態(tài)的粉末來市售的。使用合金形態(tài)的粉末的情況下，應考慮合金中包含的各成分的含量來計算各構(gòu)成粉末的含量。例如，Ni和B可以使用上述成分以兩種以上形成合金的各種種類的市售的合金粉末產(chǎn)品。錫(Sn)的情況可以使用Cu-Sn合金粉末形態(tài)。根據(jù)情況，也可以使用與Cr、Mo、V、W、Mn、Si等形成合金形態(tài)的粉末產(chǎn)品。將如上所述準備好的粉末利用濕式或者干式混合法混合后通過加壓工序來制造成型體。此時對上述成型體的形態(tài)沒有特別的限制，成型為符合滑動的對偶材料的形狀即可。例如，制造套筒形態(tài)的滑動軸承的情況下，可以以環(huán)形套筒形態(tài)來制造成型體。只是從產(chǎn)品的特性方面來說，應當加壓成使氣孔率成為13 23體積％。此時適用的加壓壓力可以是300至5，000kg/cm2程度。接著將上述成型體在真空或者空氣氛圍中燒結(jié)而制造燒結(jié)體。燒結(jié)溫度和燒結(jié)時間可以根據(jù)各自的適用用途而不同。一般而言，在800至1300°C的范圍的溫度下加熱10至90分鐘而進行燒結(jié)。燒結(jié)溫度和時間根據(jù)狀況可以變化。必要的情況下也可以進行熱處理。作為熱處理的例子可以適用選自由滲碳熱處理、氮化熱處理以及高頻熱處理所組成的組中的至少一種。熱處理前或后，加工滑動軸承的內(nèi)周面，對上述加工后的燒結(jié)體浸潰潤滑油。<實施例1-3及比較例1_7>滑動軸承的制造按照以下表I記載的組成來準備用于滑動軸承的組合物粉末，利用硬脂酸系列的潤滑劑混合這些粉末，然后以3，000kg/cm2的壓力加壓，從而以環(huán)形套筒形態(tài)制造成型體。表I中記載的成分的粉末都使用市售的產(chǎn)品。例如,鐵粉末使用Hoeganaes公司的粉末，銅和銅-錫合金(Cu30Sn;含有30重量％錫的銅-錫合金)是韓國昌星公司的粉末，C是市售的石墨產(chǎn)品，Ni和B是Hoeganaes公司的B-Ni產(chǎn)品，Mo、W、Mn是工具鋼粉末。作為比較例1、2，按照與實施例1相同的成分含量來制造滑動軸承。比較例I和2在凹凸的形成上與實施例有別。表I實施例及比較例組合物例示(重量％)
權利要求
1.一種滑動軸承，其特征在于， 所述滑動軸承(10)由多孔質(zhì)鐵(Fe)系燒結(jié)合金形成， 所述燒結(jié)合金中分散有含有13至23重量％的銅， 相對于所述滑動軸承整個體積的有效氣孔率為13至23體積％， 在所述滑動軸承(10)的內(nèi)周面(11)通過切削加工形成有螺旋形的凹凸(13)，所述內(nèi)周面(11)的表面粗糙度Ra為2至5 μ m，所述凹凸(13)的高低差為13至30 μ m范圍，所述凹凸(13)之間的間隔為200至300 μ m范圍，切削加工后的表面氣孔是開孔的。
2.根據(jù)權利要求1所述的滑動軸承，其特征在于，所述滑動軸承用于使用條件為面壓3 10kgf/mm2以及滑動速度I 8cm/s的工程機械裝備的關節(jié)部。
3.根據(jù)權利要求1所述的滑動軸承，其特征在于，所述鐵(Fe)系燒結(jié)合金進一步包含選自由N1、Sn、Mo、W、Mn以及B所組成的組中的至少一種合金元素。
4.根據(jù)權利要求1所述的滑動軸承，其 特征在于，所述滑動軸承(10)的內(nèi)周面(11)中相對于內(nèi)周面整個面積的氣孔的面積比率即開口孔面積率為13 23%。
全文摘要
本發(fā)明提供一種滑動軸承，對于以燒結(jié)體形態(tài)制造的滑動軸承的內(nèi)表面進行加工，使得潤滑特性最佳化，從而可以有效地適用于會施加上大面壓的裝備。
文檔編號F16C33/14GK103221702SQ201180055478
公開日2013年7月24日 申請日期2011年11月10日 優(yōu)先權日2010年11月17日
發(fā)明者李清來 申請人:斗山英維高株式會社