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1、鐵基含油軸承方小婷（遼寧工程技術大學材料科學與工程學院阜新123000）摘要：燒結金屬含油軸承具有比滾動軸承噪聲小，振動小，節(jié)省材料，節(jié)能以及無需特殊的供油機構，適于大批量生產(chǎn)，價格低廉等諸多優(yōu)點。主要介紹了粉末冶金鐵基含油軸承的成形工藝過程。以卷揚機大型粉末冶金含油軸承的研制過程，重點討論了低溫燒結鐵基合金Fe一Cu一Me成形模具結構和制品的耐久性與可靠性。關鍵詞：粉末冶金；鐵基含油軸承；成形工藝0前言在現(xiàn)代機械制造工業(yè)中，軸承材料是一類很重要的機械結構材料。機器與機構中的所有轉動零件都需用軸承、軸瓦或軸套來支承。由于現(xiàn)代機器與機
2、構的轉動速度和負荷在急劇增高，以及由于宇航、核能及低溫技術的發(fā)展，在現(xiàn)有的軸承材料中，按照使用壽命和在不同的條件下工作的可能性，燒結金屬軸承材料的應用都占有第一位[1]。燒結含油軸承現(xiàn)已成為汽車、家電、音響設備、辦公設備、精密機械等發(fā)展不可缺少的一類基礎零件[2]。圖1為工業(yè)生產(chǎn)中金屬燒結含油軸承樣品。圖1、鐵基含油軸承1成形方法粉末冶金是用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經(jīng)過成形和燒結過程，制備金屬材料、復合材料以及多種類型制品的工藝技術。粉末冶金工藝方法與陶瓷生產(chǎn)有相似的地方，很多粉末冶金工藝的新技術也可用于
3、陶瓷材料的制備，因此這種工藝方法又被稱為金屬陶瓷法[3]。粉末冶金成形是粉末冶金最重要的應用及粉末冶金零件生產(chǎn)的關鍵工序之一，是將松散的粉末原料密實成具有一定幾何形狀及尺寸、以及一定密度和強度的坯塊的工藝過程[4]。成型方法一般有加壓成形、無壓成形等。加壓成形中用的最普遍的就是模壓成形，簡稱壓制。其他加壓成形方法有經(jīng)等壓成形、粉末壓制、粉末擠壓等[5]。對大多數(shù)粉末冶金產(chǎn)品來說，加壓成形是必不可少的步驟，通常是工具鋼壓模中或硬質合金壓模中對金屬粉末進行壓制，這樣的壓坯稱為“生坯”，這種壓坯具有足夠的強度，使它能夠從壓模中被推出來，并
4、能夠搬運。盡管目前的粉末冶金成形的方法多種多樣，如鋼模壓制、軟膜壓制、冷等靜壓、粉末注射等，其中應用最廣泛的是模壓成形，具有結構簡單，操作方便等優(yōu)點。2、鐵基含油軸承金屬燒結含油軸承，也稱為多孔質軸承(PorousBearing)，是以金屬粉末作為原料，用粉末冶金工藝制成的一類燒結材料。金屬燒結含油軸承制品本身就是多孔的，并具有在制造過程中可自由調節(jié)孔隙的數(shù)量、大小及分布的優(yōu)點。利用金屬燒結含油軸承的多孔特性，使其含浸10%-40%(體積分數(shù))的潤滑油，即可于使用狀態(tài)下自行供油。金屬燒結含油軸承加一次潤滑油可以使用很長時間，因此其用
5、于加潤滑油不方便的場合。因具有制造成本低、使用方便等優(yōu)點，燒結金屬含油軸承已廣泛應用在汽車、家電、運輸機械、飛機、坦克、農(nóng)業(yè)機械、食品工業(yè)設備、儀器儀表等領域。現(xiàn)代工業(yè)中主要使用的燒結金屬含油軸承按所用基體材料可分為銅基、鐵基、銅鐵基等。鐵基含油軸承的生產(chǎn)過程與銅基的完全相同。關于鐵基含油軸承的化學組成，是在鐵粉中加入Cu、Sn、Pb、石墨、Zn等。目前，國內(nèi)鐵基含油軸承的主要化學組成是Fe-石墨與Fe-Cu-石墨及Fe-Pb-Cu；日本主要是Fe-Pb-Cu系與Fe-Cu系。Fe-Pb-Cu系含油軸承已大量用于洗衣機電動機、復印機
6、電動機及電風扇電動機等，這種含油軸承的噪聲低，耐磨性好，是銅基含油軸承的理想代用品。鐵基含油軸承的成形壓力200～500MPa。燒結溫度比銅基的高，為1000～1200℃，但依據(jù)化學組成，有時燒結溫度低于上述溫度。鐵基含油軸承的密度一般為5.6～6.5g·cm-3，含油率為18%～25%(體積分數(shù))。3低溫燒結鐵基合金成型模具及方法圖2、大型含油軸承零件圖圖2所示為卷揚機軸承,其特點是幾何尺寸大、工作負荷高,對制造工藝條件和材質的要求較高.該零件原為鑄造青銅材質,為了節(jié)約有色金屬,希望能采用價格低廉、性能優(yōu)異、高負荷下能取代鑄造青銅
7、的燒結合金制造。本研制開發(fā)工作的關鍵在于有利于壓機工作能力挖潛,適合大型零件成形的壓制模。成形模結構應適應大型零件的成形需要。對于這種大型零件,手動模成形是不可取的,不僅由于生產(chǎn)效率低,更重要的是勞動強度大?？紤]到軸承的長徑比較小,采用單向壓制就可以滿足壓坯密度分布均勻性要求,這樣可簡化模具結構,降低成本。本廠有一臺YA71一500型液壓機,脫模力只有30t。為了充分利用現(xiàn)有設備,設計制造了如圖3所示的成形模,其關鍵零件技術處理情況見表1。考慮到壓坯脫模后,聯(lián)體壓芯借助自身重量足以自動復位,因而軸向不予以約束,這樣既耐回避了壓機脫模
8、力偏小的矛盾,又簡化了模具結構,降低了模具成本,同時使壓機的簡易頂出式脫模機構得以巧妙利用,實現(xiàn)了大型零件的小脫模力成形[6-7]。圖3、小脫模力自由臉形聯(lián)芯頂出始式自動成形模l,沖頭座2.沖頭套3.沖頭弓.等高安全柱5.級塞6.壓坯
