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铁基含油轴承
方小婷
（辽宁工程技术大学材料科学与工程学院 阜新123000）
摘要：烧结金属含油轴承具有比滚动轴承噪声小，振动小，节省材料，节能以及无需特殊的供油机构，适于大批量生产，价格低廉等诸多优点。主要介绍了粉末冶金铁基含油轴承的成形工艺过程。以卷扬机大型粉末冶金含油轴承的研制过程，重点讨论了低温烧结铁基合金Fe一Cu一Me成形模具结构和制品的耐久性与可靠性。
关键词：粉末冶金；铁基含油轴承；成形工艺
0前言
在现代机械制造工业中，轴承材料是一类很重要的机械结构材料。机器与机构中的所有转动零件都需用轴承、轴瓦或轴套来支承。由于现代机器与机构的转动速度和负荷在急剧增高，以及由于宇航、核能及低温技术的发展，在现有的轴承材料中，按照使用寿命和在不同的条件下工作的可能性，烧结金属轴承材料的应用都占有第一位[1]。烧结含油轴承现已成为汽车、家电、音响设备、办公设备、精密机械等发展不可缺少的一类基础零件[2]。图 1为工业生产中金属烧结含油轴承样品。

图1、铁基含油轴承
1成形方法
粉末冶金是用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结过程，制备金属材料、复合材料以及多种类型制品的工艺技术。粉末冶金工艺方法与陶瓷生产有相似的地方，很多粉末冶金工艺的新技术也可用于陶瓷材料的制备，因此这种工艺方法又被称为金属陶瓷法[3]。
粉末冶金成形是粉末冶金最重要的应用及粉末冶金零件生产的关键工序之一，是将松散的粉末原料密实成具有一定几何形状及尺寸、以及一定密度和强度的坯块的工艺过程[4]。成型方法一般有加压成形、无压成形等。加压成形中用的最普遍的就是模压成形，简称压制。其他加压成形方法有经等压成形、粉末压制、粉末挤压等[5]。对大多数粉末冶金产品来说，加压成形是必不可少的步骤，通常是工具钢压模中或硬质合金压模中对金属粉末进行压制，这样的压坯称为“生坯”，这种压坯具有足够的强度，使它能够从压模中被推出来，并能够搬运。尽管目前的粉末冶金成形的方法多种多样，如钢模压制、软膜压制、冷等静压、粉末注射等，其中应用最广泛的是模压成形，具有结构简单，操作方便等优点。
2、铁基含油轴承
金属烧结含油轴承，也称为多孔质轴承(Porous Bearing)，是以金属粉末作为原料，用粉末冶金工艺制成的一类烧结材料。金属烧结含油轴承制品本身就是多孔的，并具有在制造过程中可自由调节孔隙的数量、大小及分布的优点。利用金属烧结含油轴承的多孔特性，使其含浸 10%-40%(体积分数)的润滑油，即可于使用状态下自行供油。金属烧结含油轴承加一次润滑油可以使用很长时间，因此其用于加润滑油不方便的场合。因具有制造成本低、使用方便等优点，烧结金属含油轴承已广泛应用在汽车、家电、运输机械、飞机、坦克、农业机械、食品工业设备、仪器仪表等领域。现代工业中主要使用的烧结金属含油轴承按所用基体材料可分为铜基、铁基、铜铁基等。
铁基含油轴承的生产过程与铜基的完全相同。关于铁基含油轴承的化学组成，是在铁粉中加入 Cu、Sn、Pb、石墨、Zn 等。目前，国内铁基含油轴承的主要化学组成是 Fe-石墨与 Fe-Cu-石墨及Fe-Pb-Cu ；日本主要是 Fe-Pb-Cu系 与 Fe-Cu 系。Fe-Pb-Cu 系 含油轴承已大量用于洗衣机电动机、复印机电动机及电风扇电动机等，这种含油轴承的噪声低，耐磨性好，是铜基含油轴承的理想代用品。铁基含油轴承的成形压力200～500 MPa。烧结温度比铜基的高，为 1000～1200℃，但依据化学组成，有时烧结温度低于上述温度。铁基含油轴承的密度一般为5.6～6.5g·cm-3，含油率为18%～25%( 体积分数 )。
3低温烧结铁基合金成型模具及方法

图2、大型含油轴承零件图
图2所示为卷扬机轴承,其特点是几何尺寸大、工作负荷高,对制造工艺条件和材质的要求较高.该零件原为铸造青铜材质,为了节约有色金属,希望能采用价格低廉、性能优异、高负荷下能取代铸造青铜的烧结合金制造。本研制开发工作的关键在于有利于压机工作能力挖潜,适合大型零件成形的压制模。
成形模结构应适应大型零件的成形需要。对于这种大型零件,手动模成形是不可取的,不仅由于生产效率低,更重要的是劳动强度大。考虑到轴承的长径比较小,采用单向压制就可以满足压坯密度分布均匀性要求,这样可简化模具结构,降低成本。本厂有一台YA71一500型液压机,脱模力只有30t。为了充分利用现有设备,设计制造了如图3所示的成形模,其关键零件技术处理情况见表1。考虑到压坯脱模后,联体压芯借助自身重量足以自动复位,因而轴向不予以约束,这样既耐回避了压机脱模力偏小的矛盾,又简化了模具结构,降低了模具成本,同时使压机的简易顶出式脱模机构得以巧妙利用,实现了大型零件的小脱模力成形[6-7]。

图3、小脱模力自由脸形联芯顶出始式自动成形模
l,冲头座2.冲头套3.冲头弓.等高安全柱5.级塞6.压坯7.上棋套8.联体压芯(上)
9. 阴棋10.联体压芯(下)11.下棋套1.2承压板13.顶出

表1、成形模零件处理

4 结语与展望
自50年代以来，随着热锻、冷热等静压成型、超合金和弥散强化材料等新技术、新材料的出现和成功应用，粉末冶金技术得到很大发展，成为金属材料和工件制备的一种重要方法，在材料和零件制造业中具有不可替代的地位和作用，己经进入当代材料科学的发展前沿，在现代高技术领域中正得到越来越广泛的应用。粉末冶金成形是粉末冶金最重要的应用及粉末冶金零件生产的关键工序之一，成形方法分为普通模压成形和特殊形。低温烧结Fe-Cu-Me合金不但可获得优异的制品性能，而且可节约烧结能源，降低生产成本。大型零件的成形模结构，既要适应零件的成形需要，又应利于压机工作能力的发挥，从而达到降低劳动强度、节约模具成本、减少设备投资的目的。

参考文献
[1] 韩凤麟,贾成厂.烧结金属含油轴承-原理、设计、制造与应用[M].化学工业出版社, 2004:1.
[2]渡边侊尚. 烧结含油轴承[J]. 粉末冶金技术, 2002,20(3):121-128.
[3]王盘鑫. 粉末冶金学[M]. 冶金工业出版社, 2005:1.
[4]陈进．粉末冶金成形新技术和工艺发展概况[J]. 粉末冶金工业,1994,3（21).93-95.
[5]黄培云. 粉末冶金原理[M].北京：冶金工业出版社,1997.
[6]姚德超.粉末冶金模具设计[J].北京:冶金工业出版社,1982.61-64.
[7]机械工程手册[M].北京:机械工业出版社,1978.46-49.

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