一種尼龍復(fù)合材料軸承保持架及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及軸承保持架，特別提供一種由碳纖維/聚四氟乙烯/石墨/尼龍66復(fù)合材料通過注塑成型制得的軸承保持架。
【背景技術(shù)】
[0002]保持架，即軸承保持架，又稱軸承保持器，指部分地包裹全部或部分滾動(dòng)體，并隨之運(yùn)動(dòng)的軸承零件，用以隔離滾動(dòng)體，通常還引導(dǎo)滾動(dòng)體并將其保持在軸承內(nèi)，是滾動(dòng)軸承中的重要組成部分，其質(zhì)量對(duì)軸承精度能否達(dá)到P2，P4級(jí)有直接影響。
[0003]保持架材料的性能和運(yùn)行的可靠性是保證軸承正常工作的關(guān)鍵之一。在保持架損壞的原因中，保持架材質(zhì)好壞又是主要原因之一。因此，要求軸承保持架的材質(zhì)應(yīng)具有良好的機(jī)械強(qiáng)度；尺寸的穩(wěn)定性；優(yōu)異的摩擦性能；良好的可塑性和可加工性等多方面性能。
[0004]近年來，尼龍66作為重要的工程塑料，以其優(yōu)良的綜合性能被越來越多的用作制造塑料保持架的材料。但是由于純樹脂本身所存在的熱變形、老化和脆裂等缺點(diǎn)，以及保持架結(jié)構(gòu)和注塑工藝上的一些問題，使塑料保持架的應(yīng)用受到限制。改善塑料保持架性能最有效的方法就是對(duì)其材料進(jìn)行復(fù)合改性。
[0005]碳纖維以其高強(qiáng)、高模、耐磨、耐腐蝕等性能，經(jīng)常被用作聚合物基復(fù)合材料的主要增強(qiáng)相，不僅能提高材料的抗蠕變能力、硬度、壓縮強(qiáng)度，還能利用其高熱導(dǎo)率及時(shí)導(dǎo)出摩擦熱，減少材料與摩擦面之間的粘著，可有效降低材料的摩擦系數(shù)和磨損率。
[0006]聚四氟乙烯(PTFE)和石墨(Gf)均具有良好的自潤滑性能，常被用作潤滑劑。
[0007]注塑成型是指在一定溫度下，通過螺桿攪拌完全熔融的塑料材料，用高壓射入模具腔，經(jīng)冷卻固化后，得到成型品的方法。在注塑成型的過程中，模具的設(shè)計(jì)將直接影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量和精度。由于角接觸球軸承保持架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，產(chǎn)品尺寸精度要求高，其模具設(shè)計(jì)上存在以下難點(diǎn):
[0008]1、難以保證精確的分度，使每個(gè)圓孔的中心距相等；
[0009]2、一般設(shè)計(jì)的抽芯尺寸與形狀，難以保證每個(gè)圓孔尺寸與形狀的統(tǒng)一；
[0010]3、由于模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，抽芯較多，因此存在脫模困難的問題；
[0011]4、澆口位置的設(shè)計(jì)不合理，將難以保持熔體的流動(dòng)順暢。
[0012]以上問題的存在，導(dǎo)致注塑成型制造角接觸球軸承塑料保持架難以實(shí)現(xiàn)，從而制約了高精度角接觸球軸承塑料保持架的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的目的在于提供一種由碳纖維/聚四氟乙烯/石墨/尼龍66復(fù)合材料注塑成型制得的軸承保持架及其制備方法。該保持架具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，良好的耐磨性及耐腐蝕性，尺寸穩(wěn)定，容易加工等特點(diǎn)，能夠適應(yīng)在高轉(zhuǎn)速高精度等苛刻條件下的使用。
[0014]本發(fā)明具體提供了一種尼龍復(fù)合材料軸承保持架，其特征在于:所述軸承保持架由尼龍復(fù)合材料制成，該尼龍復(fù)合材料的組成及其重量百分比為碳纖維5-20%，聚四氟乙烯3-10 %，石墨2-10 %，尼龍66含量60-90 % (最優(yōu)選為重量百分比為碳纖維10 %，聚四氟乙烯5%，石墨5%，尼龍66含量80% )。
[0015]本發(fā)明所述尼龍復(fù)合材料軸承保持架的制備方法，其特征在于，具體制備步驟為:
[0016](I)、原料的制備:按比例稱取適量碳纖維、聚四氟乙烯、石墨和尼龍66，在100-120°C下烘干3-6小時(shí)，后放入高混機(jī)中攪拌混合3-7分鐘，將混合后的原料通過雙螺桿擠出機(jī)在260°C _280°C，轉(zhuǎn)速為250-350轉(zhuǎn)/分條件下共混，擠出造粒；
[0017](2)、注塑成型:根據(jù)所需軸承保持架尺寸設(shè)計(jì)相應(yīng)的注塑模具；將步驟(I)所得材料的粒料放入注塑機(jī)的料筒內(nèi)，經(jīng)260°C _280°C溫度加熱，使其融化均勻；借助柱塞或螺桿向熔體施加100-120MPa壓力，使高溫熔體通過料筒前面的噴嘴和模具的澆道系統(tǒng)注射入閉合好的型腔中，經(jīng)冷卻定型，開啟模具，頂出，得到軸承保持架；
[0018](3)、熱處理:經(jīng)80_120°C退火5_8小時(shí)處理得到形狀尺寸穩(wěn)定的尼龍復(fù)合材料軸承保持架。
[0019]本發(fā)明所述尼龍復(fù)合材料軸承保持架的制備方法，其特征在于，最優(yōu)選的制備工藝如下:
[0020](I)、原料的制備:按比例稱取適量碳纖維、聚四氟乙烯、石墨和尼龍66，在120°C下烘干3小時(shí)，后放入高混機(jī)中攪拌混合5分鐘，將混合后的原料通過雙螺桿擠出機(jī)在270°C，轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分條件下共混，擠出造粒；
[0021](2)、注塑成型:根據(jù)所需軸承保持架尺寸設(shè)計(jì)相應(yīng)的注塑模具；將步驟(I)所得材料的粒料放入注塑機(jī)的料筒內(nèi)，經(jīng)280°C溫度加熱，使其融化均勻；借助柱塞或螺桿向熔體施加120MPa壓力，使高溫熔體通過料筒前面的噴嘴和模具的澆道系統(tǒng)注射入閉合好的型腔中，經(jīng)冷卻定型，開啟模具，頂出，得到軸承保持架；
[0022](3)、熱處理:經(jīng)120°C退火5小時(shí)處理得到形狀尺寸穩(wěn)定的尼龍復(fù)合材料軸承保持架。
[0023]本發(fā)明還提供了所述尼龍復(fù)合材料軸承保持架的注塑模具，其特征在于:所述模具包括定模板1、動(dòng)模板2、流道3、流道口 31、抽芯結(jié)構(gòu)4、澆口 5和型腔6 ;
[0024]多個(gè)圓柱形抽芯結(jié)構(gòu)4與動(dòng)模板2滑動(dòng)連接，每個(gè)抽芯結(jié)構(gòu)4的延長線均通過動(dòng)模板2的圓心，使用時(shí)所有抽芯結(jié)構(gòu)4在模具內(nèi)的一端可圍成圓形但兩兩不相接觸；在動(dòng)模板2的圓心上還設(shè)有一截流道3，流道3兩端各設(shè)有一個(gè)澆口 5 ;定模板I設(shè)置在動(dòng)模板2安有抽芯結(jié)構(gòu)4的一側(cè)，定模板I上與流道3相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)有流道口 31 ;定模板1、動(dòng)模板2與抽芯結(jié)構(gòu)4圍成的空間構(gòu)成型腔6。
[0025]本發(fā)明所述注塑模具，其特征在于:所述抽芯結(jié)構(gòu)4還設(shè)有滑動(dòng)裝置，包括斜滑塊
7、導(dǎo)柱8 ;隨著模具開合時(shí)動(dòng)模板2的移動(dòng)，導(dǎo)柱8也會(huì)移動(dòng)，帶動(dòng)斜滑塊7滑動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)抽芯結(jié)構(gòu)4的滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)抽芯。
[0026]本發(fā)明所述注塑模具，其特征在于:所述模具中流道3的寬度為型腔6厚度的1/3?I，最佳設(shè)計(jì)寬度為2/3。
[0027]本發(fā)明所述注塑模具，其特征在于:所述模具中流道3為一字型、十字型或米字型流道，可以依據(jù)具體產(chǎn)品尺寸的大小而選擇設(shè)計(jì)。
[0028]本發(fā)明提供的專用模具克服了注塑模具設(shè)計(jì)中存在的難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了角接觸軸承塑料保持架的注塑成型，同采用分度方法鉆孔加工鋼球兜孔的傳統(tǒng)加工工藝相比，采用該模具生產(chǎn)的角接觸軸承塑料保持架能夠達(dá)到較高精度，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)自動(dòng)化，提高了生產(chǎn)效率。
[0029]有益效果:
[0030]與酚醛層壓布材料相比，本發(fā)明所述復(fù)合材料完全能滿足精密軸承高轉(zhuǎn)數(shù)情況下的物理性能，且成本遠(yuǎn)低于聚酰亞胺，聚醚醚酮等塑料保持架。其中碳纖維作為復(fù)合材料的主要承載相，不僅提高了尼龍66的抗蠕變能力、硬度、壓縮強(qiáng)度，還能利用其高熱導(dǎo)率及時(shí)導(dǎo)出摩擦熱，減少材料與摩擦面之間的粘著；聚四氟乙烯和石墨作為潤滑劑，可以有效的減小材料的摩擦系數(shù)。碳纖維、聚四氟乙烯及石墨的加入使尼龍66具有了更高的機(jī)械強(qiáng)度，良好的耐磨性及耐腐蝕性，尺寸穩(wěn)定。使由碳纖維/聚四氟乙烯/石墨/尼龍66復(fù)合材料制得的軸承保持架能夠適應(yīng)在高轉(zhuǎn)速高精度等苛刻條件下的使用。
【附圖說明】
[0031]圖1實(shí)施例1注塑成型的復(fù)合材料角接觸球軸承保持架示意圖。
[0032]圖2角接觸球軸承塑料保持架模具的結(jié)構(gòu)圖。
[0033]圖3除去定模板I后模具的內(nèi)部視圖。
[0034]圖4抽芯結(jié)構(gòu)4滑動(dòng)裝置示意圖。
[0035]圖中:1_定模板；2_動(dòng)模板；3-流道；31_流道口 ；4_抽芯結(jié)構(gòu)；5-澆口 ；6-型腔；
7-斜滑塊；8-導(dǎo)柱。
【具體實(shí)施方式】
[0036]本發(fā)明實(shí)施例所用注塑模具的結(jié)構(gòu)為:如圖2?4，該模具包括定模板1、動(dòng)模板
2、流道3、抽芯結(jié)構(gòu)4、澆口 5和型腔6 ；
[0037]其中多個(gè)圓柱形抽芯結(jié)構(gòu)4與動(dòng)模板2滑動(dòng)連接，每個(gè)抽芯結(jié)構(gòu)4的延長線均通過動(dòng)模板2的圓心；在動(dòng)模板2的圓心上還設(shè)有一截流道3，流道3為一凹槽，其兩端各設(shè)有一個(gè)澆口 5(澆口 5的截面積小于流道3的截面積，以方便成型后去掉多余部分)；定模板I設(shè)置在動(dòng)模板2安有抽芯結(jié)構(gòu)4的一側(cè)，定模板I上與流道3相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)有流道口 31 ;定模板1、動(dòng)模板2與抽芯結(jié)構(gòu)4圍成的空間構(gòu)成一個(gè)環(huán)形型腔6，流道3的寬度為型腔6厚度的2/3。
[0038]抽芯結(jié)構(gòu)4