双金属自润滑复合轴套及其制备方法以及工程机械设备技术

本公开涉及一种双金属自润滑复合轴套及其制备方法以及工程机械设备。其中，双金属自润滑复合轴套，包括：轴套基体，由合金钢制成；和复合自润滑耐磨层，制备于轴套基体的内表面；其中，复合自润滑耐磨层由纳米

【技术实现步骤摘要】
双金属自润滑复合轴套及其制备方法以及工程机械设备


[0001]本公开涉及一种双金属自润滑复合轴套及其制备方法以及工程机械设备。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然地构成现有技术。
[0003]工程机械、矿业机械等大型重载设备在矿山、工地等恶劣环境施工作业，其主要动作依靠液压系统驱动、工作部件运动来实现，高载荷、大频率对挖斗、铲斗、箱体等工作部位运动、转动寿命的影响重大，其零部件长期存在难维护、易磨损、寿命短等技术难题。其中，轴套是此类重型机械完成不同部件连接并形成转动的常用零件，也是首当其冲最先受到恶劣工况的影响。当出现润滑状态恶化时，轴套及轴类件表面均会发生金属啃蚀、拉伤、严重磨损甚至烧伤，使得作业效率受到影响，机械噪声与震动明显加剧。最终导致维护成本提升、劳动强增加度、工作效率降低。因此，改善轴套零件的性能，对于延长轴类零件寿命、降低其磨损、减小整机作业抖动等方面具有重要作用。
[0004]目前常用的滑动轴套按材质分类主要有四大类：合金钢轴套、粉末冶金含油轴套、铜合金轴套与复合材料轴套。合金钢轴套主要通过在内壁机加工复杂的油槽或油穴，通过存储加注的润滑油脂来达到延长润滑周期的效果，其优点是整体材料成本低、钢材强度高，但通常存在加工复杂、材料浪费、润滑周期不够长等缺点；粉末冶金含油轴套通常采用含铜合金粉末高温烧结制备，内部残留孔隙用于后期浸油储油，其优点是在工作过程中可以通过释放润滑油形成自润滑免润滑效果，但由于孔隙和油液的存在，会大大降低粉末冶金含油轴套的强度并显著增强其脆性开裂的风险；铜合金轴套通常采用高力黄铜、铝青铜、锡青铜等通过机加工方式制备，其优点是铜合金具有较好的摩擦学性能，但会大量使用有色金属，存在成本高、强度不足等缺点，尤其在重载条件下容易发生微变形而影响轴与轴套的配合间隙，从而导致偏磨损、异常磨损的发生；另有镶嵌固体润滑剂铜套，最常见的为镶嵌石墨铜套，其优点是石墨与铜材质均可以显著提升润滑效果，但通常需要在铜套内壁机加工大量镶嵌孔位，同时需要对石墨进行镶嵌，由于石墨镶嵌层较浅且强度不高，在恶劣工况下极易发生快速磨损或脱落，导致使用后期润滑效果大打折扣；复合材料轴套通常有双金属复合轴套、非金属与金属复合轴套，双金属复合轴套通常采用固体压制方法结合，存在结合强度不高，自润滑效果不佳等问题。而非金属与金属复合轴套一般承载力不足，难以在重载工况下进行推广应用。
[0005]传统的钢套或合金材料轴套，因不具备自润滑特性，其注脂周期间隔较短。粉末冶金含油轴套存在压溃强度较低，无法承受重载使用工况的缺陷。固体镶嵌自润滑轴套以石墨铜套为主，通常整体采用高力黄铜结构，导致成本居高不下，并且由于镶嵌石墨槽较浅，长期恶劣磨损工况下镶嵌式石墨磨损后，其自润滑效果将大打折扣，后期磨损加速。

技术实现思路

[0006]本公开所要解决的一个技术问题是：提供一种双金属自润滑复合轴套及其制备方
法以及工程机械设备，能够提高轴套的自润滑性能及抗压溃性能，达到节能减材、降低成本与延长寿命的目的。
[0007]本公开的一些实施例提供了一种双金属自润滑复合轴套，包括：轴套基体，由合金钢制成；和复合自润滑耐磨层，制备于轴套基体的内表面；其中，复合自润滑耐磨层由纳米
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微米双尺度颗粒增强铜基复合材料制成。
[0008]在一些实施例中，纳米
‑
微米双尺度颗粒增强铜基复合材料包括富铁纳米颗粒
‑
Al3Ti微米颗粒协同增强锡青铜合金。
[0009]在一些实施例中，富铁纳米颗粒
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Al3Ti微米颗粒协同增强锡青铜合金中各组分的质量成分被配置为：Sn：4％～10％wt，Zn：1.5％～4.5％wt，Ni：0.8％～2.8％wt，Fe：0.5％～3.5％wt，Co：0.1％～0.9％wt，Al3Ti：1.5％～4.0％wt。
[0010]在一些实施例中，还包括预埋在复合自润滑耐磨层内表面上的多个固体润滑剂预制件，固体润滑剂预制件由氟化石墨制成。
[0011]在一些实施例中，多个固体润滑剂预制件在复合自润滑耐磨层的内表面上呈等间隔布置。
[0012]在一些实施例中，固体润滑剂预制件相对于复合自润滑耐磨层的内表面呈凸台状。
[0013]在一些实施例中，固体润滑剂预制件呈梯形圆柱体状，固体润滑剂预制件的小径部埋入复合自润滑耐磨层，固体润滑剂预制件的大径部相对于复合自润滑耐磨层的内表面凸出设置。
[0014]在一些实施例中，复合自润滑耐磨层的内表面上形成有呈螺旋状的排屑储油槽。
[0015]在一些实施例中，复合自润滑耐磨层的内表面上形成有连通排屑储油槽的纵向贯通槽。
[0016]在一些实施例中，轴套基体的内表面上设有螺旋状的基体凸台。
[0017]本公开的一些实施例提供了一种制备方法，用于制备前述双金属自润滑复合轴套，包括：利用负压消失模铸造工艺将复合自润滑耐磨层制备于轴套基体的内表面。
[0018]本公开的一些实施例提供了一种工程机械设备，包括前述双金属自润滑复合轴套。
[0019]因此，本公开双金属自润滑复合轴套通过在其轴套基体的内表面制备由纳米
‑
微米双尺度颗粒增强铜基复合材料制成的复合自润滑耐磨层，在减少铜材料使用的同时可以实现高耐磨性能与自润滑性能，具有较高的强度与韧性，提高了轴套的自润滑性能及抗压溃性能，达到节能减材、降低成本与延长寿命的目的。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是本公开双金属自润滑复合轴套的剖视结构示意图。
[0022]附图标记说明
[0023]1、轴套基体；2、复合自润滑耐磨层；3、固体润滑剂预制件；11、基体凸台；21、排屑储油槽；22、纵向贯通槽。
具体实施方式
[0024]现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
[0025]本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双金属自润滑复合轴套，其特征在于，包括：轴套基体(1)，由合金钢制成；和复合自润滑耐磨层(2)，制备于所述轴套基体(1)的内表面；其中，所述复合自润滑耐磨层(2)由纳米
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微米双尺度颗粒增强铜基复合材料制成。2.根据权利要求1所述的双金属自润滑复合轴套，其特征在于，所述纳米
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微米双尺度颗粒增强铜基复合材料包括富铁纳米颗粒
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Al3Ti微米颗粒协同增强锡青铜合金。3.根据权利要求2所述的双金属自润滑复合轴套，其特征在于，所述富铁纳米颗粒
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Al3Ti微米颗粒协同增强锡青铜合金中各组分的质量成分被配置为：Sn：4％～10％wt，Zn：1.5％～4.5％wt，Ni：0.8％～2.8％wt，Fe：0.5％～3.5％wt，Co：0.1％～0.9％wt，Al3Ti：1.5％～4.0％wt。4.根据权利要求1所述的双金属自润滑复合轴套，其特征在于，还包括预埋在所述复合自润滑耐磨层(2)内表面上的多个固体润滑剂预制件(3)，所述固体润滑剂预制件(3)由氟化石墨制成。5.根据权利要求4所述的双金属自润滑复合轴套，其特征在于，多个所述固体润滑剂预制件(3)在所述复合自润滑耐磨层...

【专利技术属性】
技术研发人员：张翔，陈波，冯坤，
申请(专利权)人：江苏徐工工程机械研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：