專利名稱：一種臥式球磨機(jī)用支撐軸承及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料制滑動軸承，尤其涉及一種適用于臥式球磨機(jī)的支撐軸承。
背景技術(shù)：
球磨機(jī)廣泛應(yīng)用于水泥、硅酸鹽制品、新型建筑材料、耐火材料、黑色和有色金屬 選礦以及玻璃陶瓷等行業(yè)，對各種礦石和其他可磨性物料進(jìn)行干式或濕式粉磨，其對承載 能力要求較高，盡管現(xiàn)有復(fù)合材料滑動軸承種類繁多，但其摩擦表面的強(qiáng)度大多不能滿足 球磨機(jī)用支撐軸承的需要。 傳統(tǒng)上球磨機(jī)用支撐軸承采用巴氏合金瓦居多，一般為三分之一瓦面，也有部分 采用滾動軸承的。 采用巴氏合金瓦制作球磨機(jī)用支撐軸承，首先將鑄鋼坯加工成內(nèi)表面和端面符合 設(shè)計尺寸的弧狀鋼瓦基，弧狀鋼瓦基的內(nèi)表面為摩擦表面，外表面為便于調(diào)心并保證軸承 不承受偏載的球形；然后在弧狀鋼瓦基的內(nèi)表面上沿圓周方向和軸向加工出燕尾槽，進(jìn)行 表面處理后在摩擦表面和兩個端面上澆注一層巴氏合金，再經(jīng)過加工油孔、油室等后續(xù)加 工成為滑動軸承制品。故現(xiàn)有球磨機(jī)用支撐軸承主要存在著如下缺點 1.球磨機(jī)支撐軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)速度較低，所形成的流體動壓潤滑油膜較小，同時運(yùn)轉(zhuǎn) 工作中的載荷不穩(wěn)定，有沖擊載荷出現(xiàn)，因此球磨機(jī)支撐軸承的流體動壓潤滑條件不充分， 基本介于流體動壓潤滑和邊界潤滑(有接觸摩擦)之間。此種工作狀況常會導(dǎo)致耐溫較低 (一般不超過20(TC )的巴氏合金瓦出現(xiàn)粘著磨損，甚至燒瓦的現(xiàn)象； 2.為了保證巴氏合金層與鋼瓦基的牢固結(jié)合，需要澆注前在鋼瓦基上加工出燕尾 槽；為了改善巴氏合金瓦與油頸的接觸狀態(tài)，在裝配時需要對巴氏合金瓦進(jìn)行刮研等加工； 為了避免支撐軸承在啟動時出現(xiàn)研瓦現(xiàn)象，需要配備高壓油頂起裝置，因此需要在軸瓦上 加工與高壓油頂起裝置配套的油室以及配屬管件等，加工工藝繁瑣； 3.必須配備的高壓油頂起裝置，導(dǎo)致球磨機(jī)整體設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而與高壓油頂起 裝置配套的油室以及配屬管件等，導(dǎo)致軸瓦結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 中國專利CN200989382Y《球磨機(jī)用支撐軸承》公開了一種彈性金屬塑料復(fù)合材料
制作的滑動軸承，是一種以填充塑料為摩擦表面層，以螺旋狀金屬絲作為中間層并通過釬
焊工藝與鋼基體結(jié)合在一起的復(fù)合材料軸承。該種型式軸承有如下缺點 由于球磨機(jī)支撐軸承需要對軸有軸向定位的作用，在兩端需要有止推斷面，且非
常窄(3-10mm)左右，止推斷面和徑向軸承之間還需要圓角過渡。而上述滑動軸承由于其結(jié)
構(gòu)型式和尺寸的限制，特別是厚度較厚，為8mm左右。實踐中，通常在圓角處留下空缺，在端
面上焊接上彈性金屬塑料復(fù)合材料墊片，影響軸承的整體可靠性。 另一方面，如前所述，由于上述滑動軸承的復(fù)合層較厚，一般為8mm左右，特別是 金屬絲層較厚，一般為5mm左右，則須采用真空浸錫工藝使錫焊料充滿金屬絲層的空隙，從 而消耗大量的貴重金屬，造成成本提高；而且制造彈性金屬塑料復(fù)合材料端面墊片時需預(yù)先制作成矩形然后切割出圓環(huán)狀，材料利用率極低，也會造成成本增高。上述種種，均使得 其與烏金瓦相比不具備競爭優(yōu)勢。 另有，中國發(fā)明專利申請CN1904401A《球磨機(jī)用支撐軸承及其制造方法》公開了 一種球磨機(jī)用支撐軸承，在弧狀鋼瓦基的摩擦表面和軸向兩個端面接有鋼基體，鋼基體上 有螺旋狀金屬絲及銅合金粉末層，螺旋狀金屬絲及銅合金粉末層上填充有塑料合金層；同 時公開了其制造方法，包括在鋼基體上鋪放螺旋金屬絲并鋪撒合金粉，燒結(jié)；將塑料合金層 復(fù)合在螺旋狀金屬絲及銅合金粉末層上，制成鋼背金屬塑料復(fù)合軸瓦，并將所述鋼基體粘 結(jié)在弧狀鋼瓦基的摩擦表面、軸向兩端面上。該申請的缺陷在于 (1)所述鋼背金屬塑料復(fù)合軸瓦的鋼基體在燒結(jié)過程中，翹曲現(xiàn)象是無法避免的， 塑料合金粉更無法在其上鋪勻； (2)所述鋼背金屬塑料復(fù)合軸瓦在鋼基體背面與弧狀鋼瓦基的摩擦表面、軸向兩 端面上粘結(jié)；而在實踐中，多為有油的工況，上述粘結(jié)結(jié)構(gòu)影響了軸承的整體可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述缺陷，本發(fā)明旨在公開一種新型復(fù)合材料的臥式球磨 機(jī)用支撐軸承及其制備工藝。 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣實現(xiàn)的 —種臥式球磨機(jī)用支撐軸承，包括鋼瓦基、塑料表面層和位于兩者之間的中間層， 其特征在于 所述中間層是銅粉和/或金屬絲螺旋鋪置于金屬網(wǎng)上燒結(jié)而成復(fù)合結(jié)構(gòu)；
所述塑料表面層塑化復(fù)合于所述中間層上表面形成金屬網(wǎng)為背的復(fù)合板材，所述 金屬網(wǎng)與鋼基體之間通過釬焊相結(jié)合，包括所述復(fù)合板材與鋼瓦基在徑向弧形表面位置、 兩端面位置及過渡圓角位置同時焊接。 所述所述中間層復(fù)合結(jié)構(gòu)的厚度1. 9-2. lmm，所述表面塑化、金屬網(wǎng)為背的復(fù)合板 材的厚度為3. 5-5. Omm。 —種臥式球磨機(jī)用支撐軸承的制備工藝，包括如下步驟
(1)用鑄鋼坯制作弧狀鋼瓦基； (2)制作中間層復(fù)合結(jié)構(gòu)，包括備料，燒結(jié)、調(diào)平及軋制的步驟；
所述備料步驟中， 包括金屬網(wǎng)下料，即按軸承的表面尺寸留有余量剪切出長寬尺寸，所述金屬網(wǎng)的 厚度尺寸為0. 3-0. 5mm ; 還包括金屬絲螺旋的制作和/或銅粉的準(zhǔn)備；所述金屬絲螺旋制作步驟中，首先 將0 0. 4mm左右的金屬絲進(jìn)行纏繞，然后抻長，使金屬絲螺旋的外徑控制在①3mm以內(nèi)，螺 距2. 5-4mm ;所述銅粉目數(shù)為40-100目；
所述燒結(jié)步驟中， 將金屬絲螺旋并排平鋪于金屬網(wǎng)上面，或?qū)~粉鋪撒于金屬網(wǎng)上面，在600-90(TC 保護(hù)氣氛下進(jìn)行燒結(jié)；或在已燒結(jié)上金屬絲螺旋的金屬網(wǎng)上鋪撒l-2層銅粉，在600-90(TC 保護(hù)氣氛下再次進(jìn)行燒結(jié)；
所述調(diào)平、軋制步驟中，
將已燒結(jié)完成的中間層置于調(diào)平機(jī)上進(jìn)行調(diào)平，軋制，使整體厚度尺寸為 1. 9-2. 1mm ; (3)復(fù)合壓制形成表面塑化金屬網(wǎng)為背的復(fù)合板材，即將塑料表面層復(fù)合于中間 層的上表面形成復(fù)合板材 將中間層放入模具中，上面鋪撒塑料粉，以30-50MPa的壓力壓制，然后在
350-39(TC燒結(jié)塑化、調(diào)平、軋制，使表面塑化后的復(fù)合板材的厚度為3. 5_5. Omm ; (4)所述復(fù)合板材與鋼瓦基釬焊成形以錫合金為焊料，通過金屬網(wǎng)與鋼瓦基釬
焊連接，實現(xiàn)復(fù)合板材與鋼瓦基的結(jié)合，包括所述復(fù)合板材與鋼瓦基在徑向弧形表面位置、
兩端面位置及過渡圓角位置同時焊接。 相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下突出特點 本發(fā)明所公布的臥式球磨機(jī)用支撐軸承采用復(fù)合板材與鋼瓦基釬焊成形，尤其是 實現(xiàn)了所述軸承的徑向弧形表面、端面及過渡圓角的同時焊接，不會出現(xiàn)分層、翹曲的現(xiàn) 象，具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低而性能可靠，承載能力高的特點；所述復(fù)合板材以高性能填充塑 料如聚四氟乙烯為表面摩擦層，壓制塑化于金屬絲螺旋和/或銅粉燒結(jié)于金屬網(wǎng)上形成的 中間層的上表面，通過金屬網(wǎng)與鋼瓦基釬焊成形，復(fù)合層中的各部分分別有如下作用或效 果 塑料表面層為摩擦表面，提供優(yōu)良的摩擦磨損性能； 金屬絲螺旋為中間層的一個組成部分，目的是實現(xiàn)塑料表面層與中間層牢固結(jié) 合，提高互相嵌入的作用； 銅粉為中間層的另一個組成部分，目的是通過塑料層向銅粉層的滲透，進(jìn)一步實 現(xiàn)塑料層和中間層的結(jié)合。同時還避免了塑料層透過到金屬網(wǎng)的表面，影響釬焊質(zhì)量。
金屬網(wǎng)為中間層的一個組成部分，目的是為利用材料本身的焊接性能和金屬網(wǎng) 存在的空隙實現(xiàn)釬焊。 采用錫合金焊料，通過金屬網(wǎng)與鋼瓦基的釬焊結(jié)合，實現(xiàn)復(fù)合材料層與鋼瓦基的
^口 口 。 事實上，采用金屬網(wǎng)、金屬絲螺旋和銅粉組成的中間層，相比現(xiàn)有的彈性金屬塑料 復(fù)合的中間層，原材料成本降低80 %以上。


圖1. 1為實施例的成品結(jié)構(gòu)示意圖； 圖1. 2為圖1. 1的左視圖； 圖2為實施例瓦面復(fù)合板材的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3. l和圖3.2為實施例的釬焊試驗件裝置圖。圖中， 1、鋼瓦基2、中間層21、銅絲螺旋22、銅粉23、銅網(wǎng)3、塑料表面層4、釬焊層 51-55為實施例中的釬焊設(shè)備的部件，其中，51、凸模52、壓板53、密封墊54、壓緊螺栓 55、凹模
具體實施例方式
—種臥式球磨機(jī)用支撐軸承，如圖1. 1和圖1. 2所示，包括鋼瓦基、塑料表面層和位于兩者之間的中間層，所述中間層是銅粉和銅絲螺旋鋪置于銅網(wǎng)上燒結(jié)而成復(fù)合結(jié)構(gòu)；
所述塑料表面層塑化復(fù)合于所述中間層上表面形成銅網(wǎng)為背的復(fù)合板材，所述銅 網(wǎng)與鋼基體之間通過釬焊相結(jié)合，包括所述復(fù)合板材與鋼瓦基在徑向弧形表面位置、兩端 面位置及過渡圓角位置同時焊接，如圖2所示。 所述中間層復(fù)合結(jié)構(gòu)的厚度2±0. lmm，所述表面塑化銅網(wǎng)為背的復(fù)合板材的厚度 為(3. 5-5) ±0. lmm。 所述的臥式球磨機(jī)用支撐軸承的制備工藝如下 (1)首先將鑄鋼坯進(jìn)行加工，成為符合圖紙需要的鋼瓦基。其外圓為球形以便于調(diào) 心，避免軸承承受偏載，其內(nèi)表面和端面加工到設(shè)計尺寸。 (2)銅網(wǎng)下料按軸承的表面尺寸留有余量剪切出長寬尺寸，銅網(wǎng)的厚度尺寸為 0. 3-0. 5mm。 (3)銅絲螺旋制作首先將銅絲(小0. 4mm左右)進(jìn)行纏繞，然后抻長，使銅絲螺旋 的外徑控制在小3mm以內(nèi)，螺距為2. 5-4mm。 (4)銅絲螺旋燒結(jié)將銅絲螺旋并排平鋪于銅網(wǎng)上面，在600-90(TC的溫度保護(hù)氣
氛下進(jìn)行燒結(jié)。 (5)銅粉燒結(jié)在已經(jīng)燒結(jié)上銅絲螺旋的銅網(wǎng)上面鋪撒一層到兩層銅粉，銅粉目 數(shù)為40-100目，在600-90(TC的溫度的保護(hù)氣氛下進(jìn)行燒結(jié)。 (6)將已經(jīng)燒結(jié)完成的由銅網(wǎng)、銅絲螺旋和銅粉共同組成的中間層在調(diào)平機(jī)上進(jìn) 行調(diào)平，軋制，保證整體厚度尺寸為2±0. lmm。 (7)復(fù)合壓制將中間層放入模具中，上面鋪撒事先混好的塑料粉，以30-50MPa 的壓力壓制，然后進(jìn)行以350-39(TC燒結(jié)塑化、調(diào)平、軋制，成為復(fù)合板材，厚度為 (3. 5-5) ±0. lmm。 (8)將復(fù)合板材按要求進(jìn)行下料，然后在釬焊胎具上進(jìn)行釬焊。如圖2所示通 過以上過程就實現(xiàn)了復(fù)合材料的加工制作以及與鋼基體的釬焊，特別是實現(xiàn)了徑向弧形表 面、端面及過渡圓角的同時焊接。 (9)對內(nèi)徑、端面和過渡圓角以及其他相關(guān)尺寸按設(shè)計圖紙進(jìn)行機(jī)加工，即為成
PR o 前述步驟(8)中，所述的釬焊過程具體如下 (8. 1)首先將復(fù)合材料板材的銅網(wǎng)層表面掛上一層錫，然后在巻園機(jī)上巻制成三 分之一園，直徑與成品尺寸相當(dāng)。 (8. 2)將凹模、瓦基、密封墊、兩端壓板通過壓緊螺栓裝配在一起，如圖3. 1和圖 3. 2所示，按裝配圖要求，并保證密封部分無泄漏。 (8. 3)將裝配好的胎具、凸模放入加熱爐中加熱到280-32(TC，恒溫一小時以上
(具體時間可根據(jù)工件大小調(diào)整)。取出后在瓦基需釬焊的表面(徑向曲面、圓弧過渡面和
端面)掛上一層錫。掛錫前和掛錫過程中使用氯化鋅溶液作為焊劑進(jìn)行清洗，去除表面的
氧化膜。確認(rèn)表面掛好錫之后再裝配后形成的槽型腔內(nèi)灌上3/4容積的錫液。 (8. 4)將巻制成圓的復(fù)合材料瓦面在浸錫爐內(nèi)浸錫，目的是使其加熱到適合釬焊
的溫度。此時釬焊胎具上的溫度(特別是瓦基的溫度)要滿足240士1(TC，否則還要重新加
熱到要求的溫度。
(8. 5)將瓦面放置在胎具的瓦基上面，注意要放正，然后在壓力機(jī)上用凸模向下緩 慢壓制，使焊接胎具中的錫逐漸被擠出，直到壓制到位。在此過程中錫便充滿了整個焊接表 面，包括徑向曲面、圓弧過渡面和兩端面。同時在此過程中復(fù)合材料瓦面也實現(xiàn)了兩端的翻 邊。
(8. 6)在加壓狀態(tài)下漸進(jìn)行冷卻，可以澆水，冷卻到15(TC以下時可以拆解胎具，
去除多余的錫。焊接完畢。 上述中間層中的銅網(wǎng)還可采用鋼絲網(wǎng)代替，銅絲螺旋也可采用鋼絲螺旋代替。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其 發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種臥式球磨機(jī)用支撐軸承，包括鋼瓦基、塑料表面層和位于兩者之間的中間層，其特征在于所述中間層是銅粉和/或金屬絲螺旋鋪置于金屬網(wǎng)上燒結(jié)而成復(fù)合結(jié)構(gòu)；所述塑料表面層塑化復(fù)合于所述中間層上表面，形成金屬網(wǎng)為背的復(fù)合板材，所述金屬網(wǎng)與鋼基體之間通過釬焊相結(jié)合，包括所述復(fù)合板材與鋼瓦基在徑向弧形表面位置、兩端面位置及過渡圓角位置同時焊接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的臥式球磨機(jī)用支撐軸承，其特征在于所述所述中間層復(fù)合結(jié)構(gòu)的厚度1. 9-2. lmm，所述表面塑化、金屬網(wǎng)為背的復(fù)合板材的 厚度為3. 5-5. 0mm。
3. —種臥式球磨機(jī)用支撐軸承的制備工藝，包括如下步驟(1) 用鑄鋼坯制作弧狀鋼瓦基；(2) 制作中間層復(fù)合結(jié)構(gòu)，包括備料，燒結(jié)、調(diào)平及軋制的步驟； 所述備料步驟中，包括金屬網(wǎng)下料，即按軸承的表面尺寸留有余量剪切出長寬尺寸，所述金屬網(wǎng)的厚度 尺寸為0. 3-0. 5mm ;還包括金屬絲螺旋的制作和/或銅粉的準(zhǔn)備；所述金屬絲螺旋制作步驟中，首先將 0 0. 4mm左右的銅絲進(jìn)行纏繞，然后抻長，使金屬絲螺旋的外徑控制在①3mm以內(nèi)，螺距 2. 5-4mm ;所述銅粉目數(shù)為40-100目；所述燒結(jié)步驟中，將金屬絲螺旋并排平鋪于金屬網(wǎng)上面，或?qū)~粉鋪撒于金屬網(wǎng)上面，在600-90(TC保護(hù) 氣氛下進(jìn)行燒結(jié)；或在已燒結(jié)上金屬絲螺旋的金屬網(wǎng)上鋪撒l-2層銅粉，在600-90(TC保護(hù) 氣氛下再次進(jìn)行燒結(jié)；所述調(diào)平、軋制步驟中，將已燒結(jié)完成的中間層置于調(diào)平機(jī)上進(jìn)行調(diào)平，軋制，使整體厚度尺寸為1. 9-2. lmm ;(3) 復(fù)合壓制形成表面塑化、金屬網(wǎng)為背的復(fù)合板材，即將塑料表面層復(fù)合于中間層的 上表面形成復(fù)合板材將中間層放入模具中，上面鋪撒塑料粉，以30-50MPa的壓力壓制，然后在350-39(TC燒 結(jié)塑化、調(diào)平、軋制，使表面塑化后的復(fù)合板材的厚度為3. 5-5. Omm ;(4) 所述復(fù)合板材與鋼瓦基釬焊成形以錫合金為焊料，通過金屬網(wǎng)與鋼瓦基釬焊連 接，實現(xiàn)復(fù)合板材與鋼瓦基的結(jié)合，包括所述復(fù)合板材與鋼瓦基在徑向弧形表面位置、兩端 面位置及過渡圓角位置同時焊接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用于臥式球磨機(jī)的支撐軸承及其制備工藝，包括鋼瓦基、塑料表面層和位于兩者之間的中間層，其特征在于所述中間層是銅粉和/或金屬絲螺旋鋪置于金屬網(wǎng)上燒結(jié)而成復(fù)合結(jié)構(gòu)；所述塑料表面層塑化復(fù)合于所述中間層上表面，形成金屬網(wǎng)為背的復(fù)合板材，所述金屬網(wǎng)與鋼基體之間通過釬焊相結(jié)合，包括所述復(fù)合板材與鋼瓦基在徑向弧形表面位置、兩端面位置及過渡圓角位置同時焊接，具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低而性能可靠，承載能力高的特點。
文檔編號B02C17/00GK101761581SQ20101010822
公開日2010年6月30日 申請日期2010年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月4日
發(fā)明者劉彥菲, 李云龍, 鄭東旭 申請人:大連三環(huán)復(fù)合材料技術(shù)開發(fā)有限公司