專利名稱：一種由復合高分子材料制作軸承保持架坯料的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于復合高分子材料技術(shù)領域，尤其涉及到一種由復合高分子材料制作軸承保持架坯料的方法，該復合高分子材料包括芳綸漿粕纖維、熱固性聚酰亞胺和聚四氟乙火布。
背景技術(shù)：
復合高分子材料用于制作軸承保持架已較為普遍。復合高分子材料的名類較多， 如玻璃纖維磨碎粉改性聚四氟乙烯材料等。玻璃纖維磨碎粉改性聚四氟乙烯材料是由玻璃纖維及二硫化鉬改性聚四氟乙烯材料，該材料對玻璃纖維進行120°C干燥預處理并去除水分，再經(jīng)混料過程、填料過程、加壓預成型、燒結(jié)過程最終形成玻璃纖維磨碎粉改性聚四氟乙烯材料。由玻璃纖維磨碎粉改性聚四氟乙烯材料制作的保持架可用在低速輕載的超低溫軸承中，并取得了良好效果。隨著軸承轉(zhuǎn)速及負荷的不斷提高，對軸承精度及可靠性的要求也越來越高。對于 dn值大于200萬、高轉(zhuǎn)速(60000rpm)、超低溫(_253°C )及重載軸承工況條件下，采用玻璃纖維改性聚四氟乙烯材料制作的保持架則表現(xiàn)出噪音大，摩擦力矩、摩損量及保持架尺寸變形量較大的特點，玻璃纖維顆粒對金屬對摩面的磨蝕作用導致軸承使用壽命低，更無法達到主機規(guī)定的使用壽命。上述dn表示軸承工況的高速性，其中d指軸承的內(nèi)徑，η指軸承的轉(zhuǎn)速，dn值是指軸承內(nèi)徑與軸承轉(zhuǎn)速的乘積。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種由復合高分子材料制作軸承保持架坯料的方法，該復合高分子材料包括芳綸漿粕纖維、熱固性聚酰亞胺和聚四氟乙烯，該復合高分子材料具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、耐化學腐蝕性、良好的導熱性及耐壓縮蠕變性、較高的強度、優(yōu)良的耐摩擦磨損性能及抗壓性，密度小質(zhì)輕有利于減輕保持架自身重量，提高軸承在高速運轉(zhuǎn)過程中的穩(wěn)定性。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種由復合高分子材料制作軸承保持架坯料的方法，該復合高分子材料包括芳綸漿粕纖維、熱固性聚酰亞胺和聚四氟乙烯，將芳綸漿粕纖維進行回流清洗，將清洗后的芳綸漿粕纖維以及熱固性聚酰亞胺放在真空干燥箱內(nèi)進行真空干燥，對干燥后的熱固性聚酰亞胺進行1000目篩分以去除篩上物，后經(jīng)高速混合機的混料形成復合高分子材料，將研磨的復合高分子材料裝入保持架模具中并經(jīng)加壓預成型燒結(jié)制作成軸承保持架坯料，所述保持架模具由外套、芯子、沖頭和底座四部分組成，其中外套、芯子和底座構(gòu)成保持架模腔；本發(fā)明的特征是
①依次用丙酮、甲苯、去離子水這三種試劑對芳綸漿粕纖維進行回流清洗，每種試劑回流清洗的時間分別控制在2小時；②將清洗后的芳綸漿粕纖維以及熱固性聚酰亞胺分別放在真空干燥箱內(nèi)放置2小時進行真空干燥，以去除芳綸漿粕纖維或是熱固性聚酰亞胺中的水分，真空干燥箱的真空度控制在一 0. IMPa，真空干燥箱的溫度控制在70°C ；
③按重量百分比各?、谥械玫降姆季]漿粕纖維10 15%、②中得到的并經(jīng)1000目篩分的熱固性聚酰亞胺3 5%、聚四氟乙烯82 85%放在高速混合機中進行3 5次的混料形成復合高分子材料，每次混料的時間控制在10 20秒，每次混料時高速混合機的轉(zhuǎn)速控制在10000 12000r/min，形成的所述復合高分子材料在三維球磨機內(nèi)研磨20 30分鐘得到研磨的復合高分子材料；
④保持架模具應根據(jù)成品軸承保持架的內(nèi)徑和外徑以及高度尺寸而定，即保持架模具中外套的內(nèi)徑尺寸是在成品軸承保持架外徑尺寸的基礎上至少增大3mm以上，保持架模具中芯子的外徑尺寸是在成品軸承保持架內(nèi)徑尺寸的基礎上至少縮小3mm以上，保持架模具中外套和芯子的高度尺寸是在成品軸承保持架高度尺寸的基礎上至少增大4倍以上，保持架模具中沖頭的外徑尺寸與外套的內(nèi)徑尺寸相匹配，保持架模具中沖頭的內(nèi)徑尺寸與芯子的外徑尺寸相匹配，保持架模具中底座的內(nèi)徑尺寸與芯子的外徑尺寸相匹配，保持架模具中底座的外徑尺寸與外套的內(nèi)徑尺寸相匹配；將③中得到研磨的復合高分子材料裝滿在保持架模腔內(nèi)，然后壓上沖頭，外套與底座的結(jié)合處先設置墊片，將保持架模具放在壓力機中，壓力機對保持架模具內(nèi)研磨的復合高分子材料進行初加壓，所述初加壓時壓力機的壓力控制在15 20Mpa并保壓15秒鐘，然后抬起壓力機并抽去所述墊片，再通過壓力機對保持架模具內(nèi)研磨的復合高分子材料進行終加壓，所述終加壓時壓力機的壓力控制在55 65Mpa并保壓5 10分鐘，加壓預成型脫模后即得到保持架管狀坯料；
⑤將所述保持架管狀坯料放在燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，燒結(jié)爐的升溫速度控制在60 100°C/ h，當燒結(jié)爐內(nèi)升溫至320 330°C時保溫60分鐘，然后繼續(xù)以20 30°C /h的升溫速度升溫至365 375°C時保溫480 600分鐘，之后自然冷卻至室溫，取出即得到由復合高分子材料制作的軸承保持架坯料，即由芳綸漿粕纖維、熱固性聚酰亞胺和聚四氟乙烯材料制作的軸承保持架坯料。由于采用如上所述技術(shù)方案，本發(fā)明產(chǎn)生如下積極效果
1、本發(fā)明復合高分子材料包括芳綸漿粕纖維、熱固性聚酰亞胺和聚四氟乙烯，該復合高分子材料既保留了聚四氟乙烯的潤滑性能，同時又改善了聚四氟乙烯的蠕變性、承載性及耐磨性。2、本發(fā)明的復合高分子材料具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、耐化學腐蝕性、良好的導熱性及耐壓縮蠕變性、較高的強度、優(yōu)良的耐摩擦磨損性能及抗壓性，密度小質(zhì)輕有利于減輕保持架自身重量，提高軸承在高速運轉(zhuǎn)過程中的穩(wěn)定性。3、本發(fā)明的復合高分子材料軸承保持架材料，其使用溫度范圍寬，耐老化，耐輻射，具有一定的自潤滑性及尺寸穩(wěn)定性，無需供油裝置，具有高精度、高可靠性。4、由復合高分子材料制作的軸承保持架坯料，其抗壓強度是玻璃纖維磨碎粉改性聚四氟乙烯材料的3倍，耐磨性提高了一個數(shù)量級。5、由復合高分子材料制作的軸承保持架坯料，是軸承的固體潤滑材料載體，通過軸承內(nèi)部運轉(zhuǎn)對磨，可以向內(nèi)、外滾道及鋼球表面轉(zhuǎn)移形成潤滑膜，使軸承本身形成一個運動-潤滑的獨立完整體系。
具體實施例方式本發(fā)明是一種由復合高分子材料制作軸承保持架坯料的方法，該復合高分子材料包括芳綸漿粕纖維、熱固性聚酰亞胺和聚四氟乙烯，將芳綸漿粕纖維進行回流清洗，將清洗后的芳綸漿粕纖維以及熱固性聚酰亞胺放在真空干燥箱內(nèi)進行真空干燥，對干燥后的熱固性聚酰亞胺進行1000目篩分以去除篩上物，后經(jīng)高速混合機的混料形成復合高分子材料， 將研磨的復合高分子材料裝入保持架模具中并經(jīng)加壓預成型燒結(jié)制作成軸承保持架坯料。依次用丙酮、甲苯、去離子水這三種試劑對芳綸漿粕纖維進行回流清洗，每種試劑回流清洗的時間分別控制在2小時。所謂回流清洗就是不間斷使用各試劑對芳綸漿粕纖維進行清洗，各試劑通過循環(huán)裝置實現(xiàn)回流過程。將清洗后的芳綸漿粕纖維以及熱固性聚酰亞胺分別放在真空干燥箱內(nèi)放置2小時進行真空干燥，以去除芳綸漿粕纖維或是熱固性聚酰亞胺中的水分，真空干燥箱的真空度控制在一 0. IMPa，真空干燥箱的溫度控制在70°C。上述兩過程實際上是一個材料的預處理過程。按重量百分比各取上述中得到的芳綸漿粕纖維10 15%、上述中得到的并經(jīng)1000 目篩分的熱固性聚酰亞胺3 5%、聚四氟乙烯82 85%放在高速混合機中進行3 5次的混料形成復合高分子材料，每次混料的時間控制在10 20秒，每次混料時高速混合機的轉(zhuǎn)速控制在10000 12000r/min，形成的所述復合高分子材料在三維球磨機內(nèi)研磨20 30 分鐘得到研磨的復合高分子材料。該復合高分子材料既保留了聚四氟乙烯的潤滑性能，同時又改善了聚四氟乙烯的蠕變性、承載性及耐磨性，具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、耐化學腐蝕性、 良好的導熱性及耐壓縮蠕變性、較高的強度、優(yōu)良的耐摩擦磨損性能及抗壓性，密度小質(zhì)輕有利于減輕保持架自身重量，提高軸承在高速運轉(zhuǎn)過程中的穩(wěn)定性。本發(fā)明與玻璃纖維增強聚四氟乙烯復合材料相比，具有較高的抗壓強度，這就提高了軸承的承載能力和耐磨損性能，兩種材料的性能對比見下表。
權(quán)利要求
1. 一種由復合高分子材料制作軸承保持架坯料的方法，該復合高分子材料包括芳綸漿粕纖維、熱固性聚酰亞胺和聚四氟乙烯，將芳綸漿粕纖維進行回流清洗，將清洗后的芳綸漿粕纖維以及熱固性聚酰亞胺放在真空干燥箱內(nèi)進行真空干燥，對干燥后的熱固性聚酰亞胺進行1000目篩分以去除篩上物，后經(jīng)高速混合機的混料形成復合高分子材料，將研磨的復合高分子材料裝入保持架模具中并經(jīng)加壓預成型燒結(jié)制作成軸承保持架坯料，所述保持架模具由外套、芯子、沖頭和底座四部分組成，其中外套、芯子和底座構(gòu)成保持架模腔；其特征是①依次用丙酮、甲苯、去離子水這三種試劑對芳綸漿粕纖維進行回流清洗，每種試劑回流清洗的時間分別控制在2小時；②將清洗后的芳綸漿粕纖維以及熱固性聚酰亞胺分別放在真空干燥箱內(nèi)放置2小時進行真空干燥，以去除芳綸漿粕纖維或是熱固性聚酰亞胺中的水分，真空干燥箱的真空度控制在一 0. IMPa，真空干燥箱的溫度控制在70°C ；③按重量百分比各?、谥械玫降姆季]漿粕纖維10 15%、②中得到的并經(jīng)1000目篩分的熱固性聚酰亞胺3 5%、聚四氟乙烯82 85%放在高速混合機中進行3 5次的混料形成復合高分子材料，每次混料的時間控制在10 20秒，每次混料時高速混合機的轉(zhuǎn)速控制在10000 12000r/min，形成的所述復合高分子材料在三維球磨機內(nèi)研磨20 30分鐘得到研磨的復合高分子材料；④保持架模具應根據(jù)成品軸承保持架的內(nèi)徑和外徑以及高度尺寸而定，即保持架模具中外套的內(nèi)徑尺寸是在成品軸承保持架外徑尺寸的基礎上至少增大3mm以上，保持架模具中芯子的外徑尺寸是在成品軸承保持架內(nèi)徑尺寸的基礎上至少縮小3mm以上，保持架模具中外套和芯子的高度尺寸是在成品軸承保持架高度尺寸的基礎上至少增大4倍以上，保持架模具中沖頭的外徑尺寸與外套的內(nèi)徑尺寸相匹配，保持架模具中沖頭的內(nèi)徑尺寸與芯子的外徑尺寸相匹配，保持架模具中底座的內(nèi)徑尺寸與芯子的外徑尺寸相匹配，保持架模具中底座的外徑尺寸與外套的內(nèi)徑尺寸相匹配；將③中得到研磨的復合高分子材料裝滿在保持架模腔內(nèi)，然后壓上沖頭，外套與底座的結(jié)合處先設置墊片，將保持架模具放在壓力機中，壓力機對保持架模具內(nèi)研磨的復合高分子材料進行初加壓，所述初加壓時壓力機的壓力控制在15 20Mpa并保壓15秒鐘，然后抬起壓力機并抽去所述墊片，再通過壓力機對保持架模具內(nèi)研磨的復合高分子材料進行終加壓，所述終加壓時壓力機的壓力控制在55 65Mpa并保壓5 10分鐘，加壓預成型脫模后即得到保持架管狀坯料；⑤將所述保持架管狀坯料放在燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，燒結(jié)爐的升溫速度控制在60 100°C/ h，當燒結(jié)爐內(nèi)升溫至320 330°C時保溫60分鐘，然后繼續(xù)以20 30°C /h的升溫速度升溫至365 375°C時保溫480 600分鐘，之后自然冷卻至室溫，取出即得到由復合高分子材料制作的軸承保持架坯料，即由芳綸漿粕纖維、熱固性聚酰亞胺和聚四氟乙烯材料制作的軸承保持架坯料。
全文摘要
一種由復合高分子材料制作軸承保持架坯料的方法，該復合高分子材料包括芳綸漿粕纖維、熱固性聚酰亞胺和聚四氟乙烯，將芳綸漿粕纖維進行回流清洗，將清洗后的芳綸漿粕纖維以及熱固性聚酰亞胺放在真空干燥箱內(nèi)進行真空干燥，對干燥后的熱固性聚酰亞胺進行1000目篩分以去除篩上物，后經(jīng)高速混合機的混料形成復合高分子材料，將研磨的復合高分子材料裝入保持架模具中經(jīng)加壓預成型脫模后即得到保持架管狀坯料，再放之燒結(jié)爐中燒結(jié)成軸承保持架坯料。復合高分子材料具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、耐化學腐蝕性、良好的導熱性及耐壓縮蠕變性、較高的強度、優(yōu)良的耐摩擦磨損性能及抗壓性，密度小質(zhì)輕有利于減輕保持架自身重量，提高軸承高速運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。
文檔編號C08L77/10GK102417681SQ201110275728
公開日2012年4月18日 申請日期2011年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月17日
發(fā)明者孫小波, 張蕾, 王子君, 王楓, 王萍 申請人:洛陽軸研科技股份有限公司