复合滑动轴承及其制造方法 本发明涉及一种复合滑动轴承及其制造方法，特别是用于高温环境的固体润滑的复合滑动轴承及其制造方法，它是由固体润滑材料与铸造轴承的金属材料，以包铸法铸造结合构成，属于冶金机械设备及其铸造与加工。
目前冶金工业的机械设备，处于高温环境下运转的轴承部件，特别是滚动轴承，因高温润滑问题难于解决，造成使用寿命短，消耗量大，增加产品成本，不适应连续高温状态下的生产要求。例如：轧钢厂加热炉前后的辊道轴承，有的环境温度在300～400℃，有的高于400℃的条件下连续运行，加之辊道承受落钢的强烈冲击，所用的双列圆锥滚子轴承或者螺旋滚子轴承及双列向心球面滚子轴承，多是因高温下的润滑问题，使用寿命仅为300～800小时，损坏事故时有发生，轴承消耗量大，影响正常生产运行。对此，人们采取许多改进措施，例如将滚动轴承改用铜瓦或铜套滑动轴承，虽然解决了冲击损坏的问题，但是高温下的润滑问题始终未获满意的效果，例如根据《机械设计手册》(1991年9月机械工业出版社出版)第一卷第七篇第五章记载所提供的固体润滑剂的使用方法(7～111页)和《新编润滑油脂实用手册》(1989年4月辽宁科学技术出版社出版)第七章第八节中提供的固体润滑材料的使用方法，将固体润滑剂加在润滑油脂中或制成糊状油脂膏，采用诸如擦涂法、粘结法、分散法或者其他方法，由于受高温、冲击，往往涂抹不及时，只能在短时间内维持有效，在连续作业的高温，如高于426℃及冲击负荷条件下，润滑膜因磨损很快消耗尽，而处于无润滑状态，轴承损坏。一套价值昂贵的双列圆锥滚子或螺旋滚子轴承，有的只维持连续运转300～500小时，面对这样高的消耗，人们也曾研究设计耐高温、抗冲击、自供润滑油的滑动轴承，如粉末法的含油轴承，其构成是粉末冶金材料制成后在润滑油中浸渗，使其含油，或者在粉末材料中加入固体润滑剂压制成型，烧结处理制成滑动轴承，由于烧结过程的影响，固体润滑剂难于在轴承滑动面上形成润滑膜，含油滑动轴承由于不适于高温环境，高温下油膜很快失效，对轴颈磨损严重，也不能适于工业生产运行。直至本发明完成之前，这个问题仍是人们尚待研究解决的问题。
本发明的目的是要提供一种适于高温环境连续运转地自供给固体润滑剂的复合滑动轴承，使其在300～400℃或400～600℃下工作具有抗冲击，寿命长；
本发明的另一个目的是提供制造固体润滑的滑动轴承的方法，使其容易制造，成本低廉。
本发明的目的是通过以下措施达到的：
高温固体润滑的复合滑动轴承，它是由复合材料铸造加工的轴承套或者轴瓦，复合材料是加工成型的固体润滑材料与熔铸轴承的金属材料以包铸结合构成，加工后的轴承滑动面或者轴向承载滑动端面上有固体润滑材料呈花键式条形分布，或者呈圆柱式圆形分布、或者呈格栅式条块交错分布，其滑动面上所分布固体润滑材料的总面积与滑动面总面积比为30～55％。
本发明的目的还可以采取以下措施来达到：
包铸结合的固体润滑材料是由抗压强度高于33MPa的石墨体制成花键柱形的铸造型芯，或者将高强石墨体制成短圆柱形，插于铸造砂芯周围，均匀分布粘结固定，置于铸型、熔铸灰口铸铁或球墨铸铁材料，形成包铸结合；
还可以将包铸结合的固体润滑材料高强石墨体内容有物理结合的二硫化钼，制成型芯或者砂芯，与熔铸轴承的金属材料包铸结合构成；
复合滑动轴承结构可以制成内环与外环组成的双滑环式，内环与外环之间相接触的滑动面，分别由固体润滑材料与熔铸轴承的金属材料，包铸结合构成。
复合滑动轴承的承压滑动面上，固体润滑材料分布的总面积与滑动面总面积比为30～55％，取决于承载与滑动速度：
当重载低速，滑动面上的圆周线速度低于2m/sec，面积比为30～40％；
当中载高速，滑动面上的圆周线连度为2～4m/sec，面积比为40～50％；
当轻载高速，滑动面上的圆周线速度为4～5m/sec，面积比为50～55％。
本发明的目的还可以通过以下方法措施来达到：
铸造复合滑动轴承时，采用包铸法，有以下步骤：
(1)将石墨材料制成抗压强度高于33MPa的高强度石墨体，加工成花键柱形的型芯或者加工成多个短圆柱形，均匀分布插于砂芯周围，以高温粘结剂，例如：亚硅酸钠(分子式：Na2O·nSiO2·xH2O)粘结固定，作为铸型的型芯；
(2)烘烤预热铸型及型芯，控制石墨体预热温度，300℃～350℃；
(3)在铸型坚实、光滑、通气透气性好的条件下，以低温(1300℃～1350℃)，快速1～5L/sec进行浇铸；
(4)缓冷至150℃，清砂及冷加工，切除芯部多余的石墨体，或者砂芯上多余的石墨圆柱体端头，达到轴承套或轴瓦要求的几何条件。
本发明的目的还可以采用以下方法措施来实现：
将铸造复合滑动轴承的型芯石墨体，预先加工成均匀分布的孔洞，填入附着力更好固体润滑材料二硫化钼与高温粘结剂亚硅酸钠相混合的糊状物，排除空气，并以同样的粘结剂混合的耐火泥糊状物封闭入口，制成型芯，装配于铸型后，烘烤预热，控制石墨体预热温度280至320℃，进行低温快速浇铸，二硫化钼铸后自然固化。
铸造复合滑动轴承，以包铸法铸造轴承套或者轴瓦坯料时，最佳参数：
型芯石墨体预热温度 300℃
浇铸灰口铸铁温度 1300℃，铸造流量1～5L/sec
浇铸球墨铸铁温度 1350℃，铸造流量1～5L/sec
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1.本发明提供的复合滑动轴承，可以在400℃环境温度下连续运转，使用寿命比同等条件的滚动轴承或者有色金属材料的滑动轴承(如：铜套、铜瓦等)的使用寿命提高1倍至2倍；例如：某轧钢厂加热炉辊道原用5220螺旋滚子轴承使用寿命40天之内，使用本发明的复合滑动轴承，超过90天仍可使用；
2.本发明提供的制造复合滑动轴承的方法简便，所用材料价格低廉(高强石墨体可以采用电炉用后的废旧碳极)，制造成本低，可在高温条件下代替滚动轴承，如0000，3000，5000，7000型系列滚动轴承，及有色金属材料的滑动轴承，与同等条件相比，降低成本40％。
图面说明如下：
图1是本发明一种花键式结构复合滑动轴承套的正视图；
图2是图1沿A-A的剖面图；
图3是铸造花键式结构复合滑动轴承套的型芯正视图；
图4是图3的剖面图；
图5是铸造花键式结构复合滑动轴承套时浇铸示意图；
图6是本发明一种圆柱式结构复合滑动轴承套的剖面示意图；
图7是图6圆柱式结构复合滑动轴承滑动面的展开示意图，表示固体润滑材料在滑动面上的分布状况。
图8是铸造圆柱式结构复合滑动轴承套的型芯的砂芯结构剖面示意图；
图9是铸造圆柱式结构复合滑动轴承套时浇铸示意图；
图10是两种固体润滑剂制成的铸造花键式结构复合滑动轴承套的型芯正视图；
图11是图10沿B-B剖面示意图；
图12是两种固体润滑剂制成的铸造圆柱式结构复合滑动轴承套的砂芯剖面示意图；
图13是图11沿C-C剖视示意图；
图14是本发明一种键环式结构复合滑动轴承套主视图；
图15是图14中沿D-D剖面图；
图16是本发明一种格栅式结构复合滑动轴承的轴承滑动面展开表示固体润滑材料在轴承面上分布状况图；
图17是本发明一种双滑环结构复合滑动轴承结构构造主视图；
图18是图17的剖面图。
下面结合附图和实施例，对本发明加以详述。
参照图1、图2，本发明一种花键式结构复合滑动轴承套(亦可加工成轴瓦)，由固体润滑材料1和熔铸轴承的金属材料2，以包铸结合构成，轴承加工后的滑动面3(参照图2)有固体润滑材料3-1，呈条形分布，其总面积与滑动面积总面积比为40％，轴承金属材料3-2的面积比为60％。这种复合滑动轴承，可在400℃高温环境下连续运转。参照图3、图4及图5，是铸造该轴承的型芯，用固体润滑材料高强度石墨体1加工制成花键柱形，由花键1-1及芯部1-2构成。石墨体抗压强度高于33MPa，图5是铸造这种花键式结构复合滑动轴承套时浇铸示意图，在型砂制成的铸型4内，装入型芯，花键柱形固体润滑材料1，由水口5(冒口)，浇铸轴承金属材料2(例如：灰口铸铁或者球墨铸铁)包铸型芯固体润滑材料1，铸后缓冷至150℃，清砂及冷加工，切除芯部多余的石墨体，使轴承滑动面3分布的固体润滑材料呈条形均匀分布。
参照图6、图7，是本发明一种圆柱式结构复合滑动轴承，加工后的轴承套，亦可加工成轴瓦，由包铸在轴承金属材料2内的固体润滑材料高强度石墨体制成的短圆柱形6均匀分布于轴承滑动面3，呈圆柱式的圆形，参照图7，是图6中滑动面3的展开示意图，在轴承金属材料2中分布短圆柱形6的固体润滑材料(石墨体)，将短圆柱6内容入附着力更强的二硫化钼8固体润滑材料制成两种固体润滑材料物理结合的结构分布在轴承滑动面3。
参照图8、图9，是铸造圆柱式结构复合滑动轴承的型芯是砂芯结构的示意图，固体润滑材料是高强度石墨体制成短圆柱6，均匀分布插于砂芯7的周围，并用高温粘结剂，亚硅酸钠(分子式：Na2O·nSiO2·xH2O)将其固定，制成型芯。参照图9，浇铸示意图，以型砂制成的铸型4内置入砂芯7，该砂芯7预先在周围装入固体润滑材料高强石墨短圆柱形6，经预热300℃，由水口5(冒口)浇铸熔融的轴承金属材料2，浇铸温度：灰口铸铁1300℃，铸造流量1～5L/sec；如是球墨铸铁铸造温度1350℃，铸造流量1～5L/sec，铸后缓冷至150℃，清砂及冷加工切除芯部多余的固体润滑材料，呈圆形分布于轴承滑动面，至轴承要求的几何条件。
为使润滑状况改善，增加固体润滑材料的附着力，所制造的固体润滑材料型芯，以高强石墨材料与二硫化钼材料，以物理结合方法，达到提高润滑效果。参照图10及图11，是两种固体润滑剂材料制成的铸造花键式结构复合轴承套的型芯，在石墨体花键固体润滑材料1，均匀分布制成可容二硫化钼糊状物8，排除空气，用耐火泥糊状物10封闭入口，制成型芯。
参照图12、图13，是两种固体润滑剂材料制成的铸造圆柱式结构复合滑动轴承套的砂芯，是在砂芯7的周围插入粘固的高强度石墨体短圆柱形6，制成可容固体润滑剂材料二硫化钼的糊状物8，排除空气的耐火泥糊状物10，封闭入口，以高温粘结剂11，粘固于砂芯周围，以此砂芯作为型芯，包铸结合轴承金属材料。
参照图14、图15是本发明一种键环式结构复合滑动轴承套的实施例，由固体润滑材料1，是由高强度石墨体制成条键形，被包铸于轴承金属材料2，以灰口铸铁或球墨铸铁熔铸结合构成。
图16，是本发明一种格栅式结构复合滑动轴承套的实施例，将花键柱形或条键形的高强度石墨体固体润滑材料1，分成多段条条交错排列的型芯，包铸成轴承套加工后的轴承滑动面，有固体润滑材料1交错分布，轴承金属材料2呈条条交错状承受轴颈。
参照图17、图18，是本发明一种双滑环式结构复合滑动轴承套的实施例，轴套由内环12及外环13组成，内环12的外周表面分布固体润滑材料12-1及轴承金属材料12-2，外环的内表面有固体润滑材料13-1及轴承金属材料13-2构成花键式结构或者圆柱式结构的轴承套，内环12的外表面在外环13的内表面内滑动，该内环装于轴颈，防止轴颈磨损。