CN109236852A - 一种铝合金关节轴承及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铝合金关节轴承及其制备工艺，属于关节轴承技术领域。一种铝合金关节轴承包括轴承外圈、轴承内圈和自润滑衬垫，轴承外圈基体表面具有经过阳极氧化处理后的阳极氧化层；轴承内圈基体表面具有经过微弧氧化处理后的微弧氧化层。铝合金轴承内圈的微弧氧化层能够使铝合金轴承内圈的表面硬度提高，从而提高耐磨性能，并具有耐蚀性，使其能够适用于铝合金关节轴承。铝合金轴承外圈的阳极氧化层不仅能够提高铝合金轴承外圈的表面硬度，还能防止铝合金轴承外圈被腐蚀。一种制备如上述的铝合金关节轴承的制备工艺，其包括采用微弧氧化处理轴承内圈基体表面制备微弧氧化层，采用阳极氧化处理轴承外圈基体表面制备阳极氧化层。

Description

一种铝合金关节轴承及其制备工艺
技术领域
本发明涉及关节轴承技术领域，具体而言，涉及一种铝合金关节轴承及其制备工艺。
背景技术
关节轴承是一种球面滑动轴承，其滑动接触表面是一个内球面和一个外球面，运动时可以在任意角度旋转摆动，它采用表面磷化、开缝、挤压、镶垫、喷涂等多种特殊工艺处理方法制作而成。关节轴承具有载荷能力大，抗冲击，抗腐蚀、耐磨损、自调心、润滑好等特点。
在航空航天等领域，对轴承的重量要求日益苛刻，需要采用更为轻量化的材料制造关节轴承。作为便宜易得质轻的金属材料铝合金由于表面硬度不高很难作为制作关节轴承的材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝合金关节轴承，通过提供铝合金关节轴承表面硬度解决了铝合金作为关节轴承材料的困难点。
本发明的另一目的在于提供一种铝合金关节轴承的制备工艺，通过对轴承内圈进行微弧氧化处理提高轴承内圈表面硬度。
本发明的实施例是这样实现的：
一种铝合金关节轴承，其包括轴承外圈和轴承内圈，轴承内圈套设于轴承外圈的内部；
轴承外圈包括轴承外圈基体，轴承外圈基体表面具有经过阳极氧化处理后的阳极氧化层；
轴承内圈包括轴承内圈基体，轴承内圈基体表面具有经过微弧氧化处理后的微弧氧化层。
进一步地，微弧氧化层为硬质陶瓷膜。
进一步地，微弧氧化层的厚度为30～80μm。
进一步地，轴承内圈的外球面的Ra≤0.16。
进一步地，轴承内圈的表面硬度≥1100HV。
进一步地，铝合金关节轴承包括自润滑衬垫，自润滑衬垫设置于轴承外圈的内壁，并且与轴承内圈球面形成一对摩擦副。
进一步地，自润滑衬垫粘接于轴承外圈的内壁。
进一步地，自润滑衬垫为聚四氟乙烯织物衬垫或模塑衬垫。
一种制备如上述的铝合金关节轴承的制备工艺，其包括采用微弧氧化处理轴承内圈基体表面制备微弧氧化层，采用阳极氧化处理轴承外圈基体表面制备阳极氧化层。
进一步地，微弧氧化处理后，研磨、抛光微弧氧化层。
本发明实施例的有益效果是：
本发明提供的一种铝合金关节轴承，铝合金轴承内圈的微弧氧化层能够使铝合金轴承内圈的表面硬度提高，从而提高耐磨性能，并具有耐蚀性，使其能够适用于铝合金关节轴承；铝合金轴承外圈的阳极氧化层，不仅能够提高铝合金轴承外圈的表面硬度，还能防止铝合金轴承外圈被腐蚀。本发明提供的铝合金关节轴承解决了铝合金作为关节轴承材料的困难点，且质轻，适用于航空航天等领域。
本发明提供的一种铝合金关节轴承的制备工艺，通过采用微弧氧化处理铝合金轴承内圈基体表面制备微弧氧化层，使铝合金轴承内圈的表面硬度提高，从而提高耐磨性能，并具有耐蚀性，使其能够适用于铝合金关节轴承；通过采用阳极氧化处理轴承外圈基体表面制备阳极氧化层，不仅能够提高铝合金轴承外圈的表面硬度，还能防止铝合金轴承外圈被腐蚀。本发明提供的铝合金关节轴承的制备工艺简单。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明实施例提供的铝合金关节轴承的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的轴承内圈的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的轴承外圈的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的铝合金关节轴承局部结构示意图。
图标：100-轴承外圈；110-轴承外圈基体；120-阳极氧化层；200-轴承内圈；210-轴承内圈基体；220-微弧氧化层；300-自润滑衬垫。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，“垂直”等术语并不表示要求部件之间绝对垂直，而是可以稍微倾斜。如“垂直”仅仅是指其方向相对而言更加垂直，并不是表示该结构一定要完全垂直，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1，本发明提供一种铝合金关节轴承，其包括轴承外圈100和轴承内圈200，轴承外圈100和轴承内圈200的材质均为铝合金。
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料。铝合金密度低，因此质轻，在航空航天等领域有广泛的用途。且铝合金塑性好，能够被加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性。但是铝合金表面硬度不够，应用于关节轴承存在一定的技术难点。
关节轴承是一种球面滑动轴承，轴承外圈100具有内球面，轴承内圈200具有外球面，关节轴承通过轴承外圈100的内球面与轴承内圈200的外球面滑动接触从而能够在任意角度旋转摆动。
请参阅图2，轴承内圈200包括轴承内圈基体210，轴承内圈基体210表面具有经过微弧氧化处理后的微弧氧化层220。
微弧氧化是通过电解液与相应电参数的组合，在铝、镁、钛等金属及其合金表面依靠弧光放电产生的瞬时高温高压作用，原位生长出以基体金属氧化物为主的陶瓷膜层。在微弧氧化过程中，化学氧化、电化学氧化、等离子体氧化同时存在，形成过程十分复杂。
微弧氧化层220为硬质陶瓷膜，硬质陶瓷膜能够与轴承内圈基体210紧密结合，且结构致密，韧性高，表面硬度高，具有良好的耐磨、耐腐蚀、耐高温冲击和电绝缘等特性。
进一步地，微弧氧化层220的厚度为30～80μm。轴承内圈200的内球面的Ra≤0.16，表面硬度≥1100HV。
请参阅图3，轴承外圈100包括轴承外圈基体110，轴承外圈基体110表面具有经过阳极氧化处理后的阳极氧化层120。
阳极氧化是将金属或合金的制件作为阳极，在相应的电解液和特定的工艺条件下，由于外加电流的作用下，在金属或合金表面上形成一层氧化膜。当将铝合金作为阳极氧化后，其氧化层可达25～150微米。
阳极氧化层120结构致密，表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性均有所提高。
请参阅图1及图4，铝合金关节轴承包括自润滑衬垫300，自润滑衬垫300粘接于轴承外圈100的内壁，并且与轴承内圈200球面形成一对摩擦副。
自润滑衬垫300具有较低的摩擦系数和较好的耐磨特性，由于它的柔软性能好，所以可作为金属与金属对磨的隔离膜，实现无间隙、无噪音、无油润滑、无需保养、无污染的理想目的。
进一步地，自润滑衬垫300为聚四氟乙烯织物衬垫或模塑衬垫。
本发明还提供一种铝合金关节轴承的制备工艺，其包括制备微弧氧化轴承内圈200、阳极氧化轴承外圈100的工艺以及装配工艺：
1.微弧氧化轴承内圈200
采用微弧氧化处理轴承内圈基体210外侧制备微弧氧化层220，采用研磨、珩磨设备打磨轴承内圈200的微弧氧化层220，使其结构尺寸满足关节轴承的需求，抛光。
2.装配
采用挤压装配的方法，将轴承外圈100、轴承内圈200和自润滑衬垫300装配成关节轴承。
3.车削加工
采用车削加工的方法将挤压后的轴承外圈100加工达到需要的结构尺寸。
4.阳极氧化轴承外圈100
通过密封工装保护自润滑衬垫300和轴承内圈200，对轴承外圈100的表面进行阳极氧化处理，形成阳极氧化层120。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本发明实施例提供一种铝合金关节轴承及其制备工艺。
1.微弧氧化轴承内圈200
采用微弧氧化处理轴承内圈基体210外侧制备60μm的微弧氧化层220，采用研磨、珩磨设备打磨轴承内圈200的微弧氧化层220，使其结构尺寸满足关节轴承的需求，抛光。
2.装配
采用挤压装配的方法，将轴承外圈100、轴承内圈200和聚四氟乙烯织物衬垫装配成关节轴承。
3.车削加工
采用车削加工的方法将挤压后的轴承外圈100加工达到需要的结构尺寸。
4.阳极氧化轴承外圈100
通过密封工装保护自润滑衬垫300和轴承内圈200，对轴承外圈100的表面进行阳极氧化处理，形成阳极氧化层120。
实施例2
本发明实施例提供一种铝合金关节轴承及其制备工艺。
1.微弧氧化轴承内圈200
采用微弧氧化处理轴承内圈基体210外侧制备30μm的微弧氧化层220，采用研磨、珩磨设备打磨轴承内圈200的微弧氧化层220，使其结构尺寸满足关节轴承的需求，抛光。
2.装配
采用挤压装配的方法，将轴承外圈100、轴承内圈200和聚四氟乙烯织物衬垫装配成关节轴承。
3.车削加工
采用车削加工的方法将挤压后的轴承外圈100加工达到需要的结构尺寸。
4.阳极氧化轴承外圈100
通过密封工装保护自润滑衬垫300和轴承内圈200，对轴承外圈100的表面进行阳极氧化处理，形成阳极氧化层120。
实施例3
本发明实施例提供一种铝合金关节轴承及其制备工艺。
1.微弧氧化轴承内圈200
采用微弧氧化处理轴承内圈基体210外侧制备80μm的微弧氧化层220，采用研磨、珩磨设备打磨轴承内圈200的微弧氧化层220，使其结构尺寸满足关节轴承的需求，抛光。
2.装配
采用挤压装配的方法，将轴承外圈100、轴承内圈200和模塑衬垫装配成关节轴承。
3.车削加工
采用车削加工的方法将挤压后的轴承外圈100加工达到需要的结构尺寸。
4.阳极氧化轴承外圈100
通过密封工装保护自润滑衬垫300和轴承内圈200，对轴承外圈100的表面进行阳极氧化处理，形成阳极氧化层120。
对比例1
本发明实施例提供一种铝合金关节轴承及其制备工艺。
1.装配
采用挤压装配的方法，将轴承外圈100、轴承内圈200和聚四氟乙烯织物衬垫装配成关节轴承。
2.车削加工
采用车削加工的方法将挤压后的轴承外圈100加工达到需要的结构尺寸。
分别取实施例1～3和对比例1制得的铝合金关节轴承进行轴承内圈200表面硬度测试以及轴承外圈100耐磨性测试，如表1所示：
表1轴承内圈200表面硬度测试以及轴承外圈100耐磨性测试
由实施例1～3与对比例1对比可得，经过微弧氧化的轴承内圈200的表面硬度能够从130HV提高到1100HV以上，大幅度提高了轴承内圈200的表面硬度，使其适用于关节轴承；经过阳极氧化的轴承外圈100的耐磨性提高。
综上所述，本发明实施例提供的一种铝合金关节轴承，铝合金轴承内圈200的微弧氧化层220能够使铝合金轴承内圈200的表面硬度从100～150HV提高到1100HV以上，从而提高耐磨性能，并具有耐蚀性，轴承内圈200的外球面的Ra≤0.16，使其能够适用于铝合金关节轴承；铝合金轴承外圈100的阳极氧化层120，不仅能够提高铝合金轴承外圈100的表面硬度，还能防止铝合金轴承外圈100被腐蚀。本发明提供的铝合金关节轴承解决了铝合金作为关节轴承材料的困难点，且质轻，适用于航空航天等领域。
本发明实施例提供的一种铝合金关节轴承的制备工艺简单。通过采用微弧氧化处理铝合金轴承内圈基体210表面制备微弧氧化层220，使铝合金轴承内圈200的表面硬度提高，从而提高耐磨性能，并具有耐蚀性；通过采用阳极氧化处理轴承外圈基体110表面制备阳极氧化层120，不仅能够提高铝合金轴承外圈100的表面硬度，还能防止铝合金轴承外圈100被腐蚀。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铝合金关节轴承，其特征在于，所述铝合金关节轴承包括轴承外圈和轴承内圈，所述轴承内圈套设于所述轴承外圈的内部；
所述轴承外圈包括轴承外圈基体，所述轴承外圈基体表面具有经过阳极氧化处理后的阳极氧化层；
所述轴承内圈包括轴承内圈基体，所述轴承内圈基体表面具有经过微弧氧化处理后的微弧氧化层。
2.根据权利要求1所述的铝合金关节轴承，其特征在于，所述微弧氧化层为硬质陶瓷膜。
3.根据权利要求1所述的铝合金关节轴承，其特征在于，所述微弧氧化层的厚度为30～80μm。
4.根据权利要求1所述的铝合金关节轴承，其特征在于，所述轴承内圈的外球面的Ra≤0.16。
5.根据权利要求1所述的铝合金关节轴承，其特征在于，所述轴承内圈的表面硬度≥1100HV。
6.根据权利要求1所述的铝合金关节轴承，其特征在于，所述铝合金关节轴承包括自润滑衬垫，所述自润滑衬垫设置于所述轴承外圈的内壁，并且与所述轴承内圈球面形成一对摩擦副。
7.根据权利要求6所述的铝合金关节轴承，其特征在于，所述自润滑衬垫粘接于所述轴承外圈的内壁。
8.根据权利要求6所述的铝合金关节轴承，其特征在于，所述自润滑衬垫为聚四氟乙烯织物衬垫或模塑衬垫。
9.一种制备如权利要求1～8任一项所述的铝合金关节轴承的制备工艺，其特征在于，所述铝合金关节轴承的制备工艺包括采用微弧氧化处理所述轴承内圈基体表面制备所述微弧氧化层，采用阳极氧化处理所述轴承外圈基体表面制备所述阳极氧化层。
10.根据权利要求9所述的铝合金关节轴承的制备工艺，其特征在于，微弧氧化处理后，研磨、抛光所述微弧氧化层。
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