CN102655968B - 滑动构件的制造方法和滑动构件 - Google Patents

Abstract

本发明的滑动构件（2）的制造系统（1），首先在1次烧结工序中在金属衬背（3）上叠层地形成烧结合金层（4）。此后，由凹部成形机构（14）在烧结合金层（4）的表面形成多个凹部（5）。接下来，在由轧辊（15）对金属衬背（3）及烧结合金层（4）进行了轧制后，对烧结合金层（4）实施2次烧结处理。这样，制造在表面具备多个凹部（5）的滑动构件（2）。由于在1次烧结工序的后在烧结合金层（4）上形成凹部（5），所以，能够对在凹部5及其周边部产生加工硬化的情况进行抑制。

Description

滑动构件的制造方法和滑动构件

技术领域

本发明涉及滑动构件的制造方法和滑动构件，更为详细地说，涉及在滑动面上形成了多个凹部（压痕）的滑动构件的制造方法及由此制造方法制造了的滑动构件。

背景技术

以往，提出了在滑动面具备作为油穴的多个凹部（压痕）的滑动轴承（例如专利文献1）。在此专利文献1的制造方法中，在将凹部形成在了滑动构件的滑动面的时候该凹部的底部及周边的金属组织成为层状，发生加工硬化，所以，具有在凹部的底部产生裂纹这样的问题。

因此，本申请的申请人根据上述专利文献1的问题点，提出了在将凹部形成在了滑动面的时候不易在该凹部的底部产生裂纹的滑动构件的制造方法（专利文献2）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平11－201166号公报

专利文献2:日本特开2009－2410号公报

发明内容

发明要解决的问题

可是，本申请的发明人关于专利文献2的制造方法进一步进行了试验和研究后发现，按照专利文献2的制造方法虽然能够消除上述专利文献1的技术的缺点，但存在以下那样的缺点。即，如在图6中作为截面的模式图表示的那样，在将多个凹部形成在了滑动构件的烧结合金层上的时候，在与各凹部对应的滑动构件的背面（金属衬背的背面）位置产生了微小的凸部。如在滑动构件的背面产生多个这样的微小的凸部，则在使成形该滑动构件而制作了的滑动轴承的背面与轴承座重合而固定了两构件的时候，滑动轴承的背面与对其进行固定的轴承座的接触变差。即，滑动轴承的背面与轴承座的实际的接触面积变小，作为其结果，存在滑动轴承容易从轴承座脱落的缺点。

另外，各凹部的边缘及其邻接部分成为层状而发生加工硬化，而且发生各凹部的边缘部凸起这样的问题。为此，在专利文献2的制造方法中，在将凹部形成在了滑动构件上后的工序中，需要将背面的凸部、各凹部的边缘的凸起部分去掉的精整操作，产生其操作花费时间和成本这样的问题。

用于解决问题的手段

鉴于上述情况，本发明为一种滑动构件的制造方法，该滑动构件具备被叠层在金属衬背的表面上的烧结合金层及形成在了该烧结合金层的表面上的多个凹部；在该滑动构件的制造方法中：

在将至少一种以上的金属的粉末撒布在上述金属衬背的表面上后，对该金属的粉末进行1次烧结处理而在上述金属衬背的表面叠层地形成烧结合金层，然后在叠层在了上述金属衬背上的烧结合金层的表面形成上述多个凹部，接着对形成了上述凹部的烧结合金层及金属衬背进行轧制，此后，对形成了上述凹部的烧结合金层实施2次烧结处理，从而制造上述滑动构件。

发明的效果

按照上述构成，如可从后述的试验结果得知的那样，在形成了上述各凹部的时候在与各凹部对应的背面产生的凸部的隆起量比上述在先申请的制造方法更小。而且，能够防止各凹部的边缘部凸起。为此，相比上述以往的技术，能够简化将各凹部的边缘部的凸起部分、产生在背面的凸部除去的操作。因此，能够提供精整操作比以往简单的滑动构件的制造方法。

附图说明

图1为表示本发明的一实施例的操作工序图。

图2为由本发明的制造方法制造了的滑动构件的立体图。

图3为图1的要部的正视图。

图4为图3的要部的放大图。

图5为表示由本实施例形成了的滑动构件的凹部及其周边的截面的模式图。

图6为表示由以往的技术形成了的滑动轴承的凹部及其周边的截面的模式图。

图7为由本实施例形成了的滑动构件的凹部及其周边的截面照片。

图8为由以往的技术形成了的滑动构件的凹部及其周边的截面照片。

图9为表示比较图7（a）及图8（a）中的（1）～（4）的4个部位的硬度检查结果的图。

图10为表示以往的技术和本实施例的背面凸部的隆起量及由背部处理进行的凸部的减少过程的图。

具体实施方式

下面，通过图示实施例对本发明进行说明。图1为表示本发明的滑动构件的制造系统1的图。本实施例虽然为涉及用于滑动轴承的薄板状的滑动构件2的制造系统1和利用制造系统1进行的制造工序的实施例，但在对由此制造系统1进行的滑动构件2的制造工序进行说明之前，首先对由此制造系统1制造的滑动构件2的构成进行说明。

如图2所示，作为产品的滑动构件2由作为基材的薄板状的金属衬背3和在此金属衬背3的表面整个区域进行烧结处理而形成了的烧结合金层4构成，而且，在上述烧结合金层4的表面整个区域形成成为油穴的多个半球状的凹部5。

作为金属衬背3的材料，使用在纵向连续的薄板状的钢材，在此金属衬背3的表面（上面）形成铜系合金的烧结合金层4。在本实施例中，使用冷轧钢作为金属衬背3的材料。而且，作为金属衬背3，也可使用预先在表面上镀了铜的钢材。在烧结合金层4的表面形成了的作为油穴的凹部5成为直径3～4mm左右的半球状的凹坑。另外，滑动构件2的板厚被设想为1～6mm左右。

将滑动构件2切断成规定尺寸的矩形后形成为了圆筒状的滑动轴承，在成为其外周面的金属衬背3的背面与轴承座重合了的状态下，被固定在该轴承座上，并且成为内周面的烧结合金层4的表面成为与轴构件滑动的滑动面。另外，由于在成为滑动面的烧结合金层4上形成了作为油穴的多个凹部5，所以，润滑油一时存积在上述凹部5内，能够提高滑动轴承的抗发热胶着性及耐磨性。

本实施例的特征在于，在制造上述滑动构件2的时候，在紧接1次烧结工序后，立即在烧结合金层4上形成上述多个凹部5。这样，能够对在对着上述凹部5的内部空间的烧结合金层4的表面和内部产生加工硬化的情况进行抑制，减少在与各凹部5对应的背面产生的凸部的隆起量。

在这里，根据图1说明由本实施例的制造系统1进行的制造工序。首先、被卷取在了滚筒构件6上的薄板状的金属衬背3由未图示的机构拉出而被供给到邻接下游侧的烧结材料撒布机构11。

如金属衬背3被送入烧结材料撒布机构11，则由此烧结材料撒布机构11在金属衬背3的表面整个区域（上面整个区域）撒布成为烧结合金层4的材料的铅和铜的粉末（撒布工序）。而且，在本实施例中，作为成为烧结合金层4的材料的金属粉末，虽然仅撒布Cu－Sn－Bi合金的金属粉末1种，但也可撒布2种以上的金属粉末（例如Cu粉末、Sn粉末、以及Bi粉末）的混合体。而且，这终究是一例，当然金属粉末的种类和组合不限于上述情形。

这样，在表面上撒布了成为烧结合金层4的金属材料的粉末的金属衬背3，此后被送入第一烧结机构12的内部，然后一边被朝下游侧移送一边被加热到所需要的温度。这样，在金属衬背3的表面整个区域形成了烧结合金层4（1次烧结处理）。而且，前面的说明中的1次烧结的方法及机构能够利用电炉烧结、高频烧结等以往公知的方法及机构。

金属衬背3通过这样一边在第一烧结机构12的内部被移送一边被加热，在表面形成烧结合金层4，此后，金属衬背3和叠层在了其表面上的烧结合金层4被供给到中间轧制机构13。而且，也可在上述1次烧结处理后将上述金属衬背3及烧结合金层4冷却到所要的温度，然后再供给到中间轧制机构13。

本实施例的中间轧制机构13配置在第一烧结机构12的邻接下游位置，而且具备在烧结合金层4的表面形成多个凹部5的凹部成形机构14和配置在此凹部成形机构14的邻接下游位置的轧辊15。

凹部成形机构14，如图3及图4所示，设置了具有没有凹凸的的光滑的外周面的下方侧的旋转辊16和在外周面的整个区域朝放射方向配置了多个成形销17A的成形辊17。于是，如将叠层了上述烧结合金层4的金属衬背3送入旋转辊16与成形辊17之间，则金属衬背3及烧结合金层4在它们之间通过，与此相随，由成形辊17的多个成形销17A在烧结合金层4的表面形成呈半球状的多个凹部5。

接下来，下游侧的轧辊15具备上下一对的旋转辊15A、15B，它们在箭头方向同步地旋转。于是，如形成了凹部5的烧结合金层4和金属衬背3从凹部成形机构14被送入轧辊15，则由轧辊15的旋转辊15A、15B对烧结合金层4及金属衬背3进行轧制，此后，向邻接位置的第二次烧结机构21送出。

这样，在本实施例中，由上述凹部成形机构14在烧结合金层4上形成作为油穴的多个凹部5，此后形成了多个凹部5的烧结合金层4和金属衬背3由轧辊15轧制，被送入第二烧结机构21。这样，在本实施例中，在一次烧结处理后的未组织化的阶段在烧结合金层4上形成多个凹部5，从而对在凹部5及其周边产生加工硬化情况进行抑制。

此后，金属衬背3和烧结合金层4由此第二烧结机构21再度加热而被实施精整烧结处理（2次烧结处理）。

这样，制造图2所示的作为产品的上述滑动构件2。然后，此作为产品的滑动构件2被卷取在被配置在最下游侧的卷取滚筒上22。

而且，在由第二烧结机构21进行精整烧结处理后，也可使金属衬背3和烧结合金层4冷却到所要温度，在进行了那样的冷却处理后，也可进一步对金属衬背3和烧结合金层4实施喷砂等精整加工。另外，上述2次烧结处理和这以后的处理能够利用以往公知的机构。

如上述那样，在本实施例的制造系统1中，由1次烧结处理刚在金属衬背3的表面上叠层地形成了烧结合金层4后，由凹部成形机构14在烧结合金层4的表面形成多个凹部5。此后由轧辊15对烧结合金层4和金属衬背3进行轧制。即，在由第二烧结机构21实施精整烧结处理之前，而且，在由轧辊15进行轧制前，在烧结合金层4的表面形成上述多个凹部5。这样，在本实施例中，能够对在作为产品的滑动构件2的各凹部5的部位及烧结合金层4的内部产生加工硬化的情况进行抑制。

图5为表示本实施例的作为产品的滑动构件2的截面的模式图。如此图5所示，滑动构件2的烧结合金层4成为作为金属组织的铅、铜不成为层状地以粒状分散了的矩阵结构。换言之，在本实施例中，烧结合金层4中的凹部5及其周边（对着凹部5内的内部空间的烧结合金层4的表面和内部）的金属组织不成为层状地保持为粒状，不产生加工硬化。为此，不易在凹部5的底部及其周边产生裂纹。另外，在烧结合金层4的表面及内部也不易产生加工硬化。另外，在形成了凹部5的时候，飞边状的凸起也不在该凹部5的边缘部5A产生。

这样在本实施例中不在边缘部5A产生凸起部分，可认为是由于以下那样的原因。即，在本实施例中，由于构成烧结合金层4的组织保持为粒状，所以，在这些组织的粒子之间残存微小的间隙。为此，在如上述那样在烧结合金层4上形成上述多个凹部5的工序中，在从表面侧将成形销17A压入烧结合金层4而使组织的粒子压缩的时候，上述微小的间隙成为粒子的逃逸场所。为此，可认为这是在各凹部5的边缘部不形成飞边状的凸起的原因。

而且，烧结合金层4由于不发生加工硬化，所以，即使是在烧结合金4的表面实施了精整加工时，也能够防止凹部5的边缘部5A脱落。另外，在本实施例中，在与各凹部5对应的金属衬背3的背面的部位产生的凸部3A的隆起量α也变小。因此，在制造了的滑动轴承的金属衬背产生的隆起量α也变小。

相对于这样的本实施例，在上述专利文献2的制造方法中，在进行1次烧结处理后由轧辊对烧结合金层和金属衬背进行轧制，此后由凹部成形机构在烧结合金层上形成多个凹部。在此以往的技术中，如在图6中由模式图表示的那样，凹部的边缘部及其周边由于金属组织成为层状而产生加工硬化，而且，在凹部的边缘部产生飞边状的凸起部。可以认为，以往，在对烧结合金层进行了轧制后，在该烧结合金层上形成了多个凹部，所以，产生这样的飞边状的凸起部。更详细地说，实施了轧制工序后的烧结合金层的的组织成为层状，而且组织的粒子间的间隙基本上消失。为此，在将成形销压入经过了轧制工序后的烧结合金层而形成凹部的时候，烧结合金层中的成为了层状的粒子没有逃逸场所，所以，将成形销压入烧结合金层中的压入力变得不能被吸收。为此，可以认为，在以往的技术中在凹部的边缘部形成凸起部。

另外，在与凹部对应的金属衬背的背面产生了的凸部的隆起量α与本实施例相比变大到一倍以上。为此，在按照此以往的技术的滑动构件中，为了将背面的凸部、表面的飞边状的凸起部除去，精整操作需要时间。而且，如上述那样，由于在烧结合金层的凹部的边缘部产生变硬了的凸起部，所以，在对烧结合金层的表面实施了精整加工的场合，有时在凹部的边缘部的凸起部产生裂纹、缺口。

换言之，在本实施例中，与以往的技术相比，能够抑制烧结合金层4的加工硬化，能够减小在金属衬背3的背面产生的凸部3A的隆起量α。为此，在本实施例中，可以仅是进行在金属衬背3的背面产生了的凸部3A的除去操作，其操作时间相比以往的技术也由于凸部的隆起量α小而相应地变短，操作简单。

在这里，图7～图10为关于实际的作为产品的滑动构件表示对以往的技术和本实施例进行了比较的结果的资料。

图7（a）、（b）为本实施例的滑动构件2上的凹部5及其周边的截面照片。图7（a）为将截面放大了50倍的图，图7（b）为将截面的中央部分放大了100倍的图。

另一方面，图8（a）、（b）为由上述专利文献2的以往的技术制造了的滑动构件的凹部及其周边的截面照片。图8（a）为将截面放大了50倍的图，图7（b）为将截面的中央部分放大了100倍的图。

在图7所示本实施例中，在烧结合金层4的凹部5的表面整个区域和内部侧，金属组织都以粒状分散存在而成为矩阵结构。即，能够理解，在凹部5的底部及对着内部空间的部位不产生加工硬化。为此，在本实施例中，在凹部5的底部及对着内部空间的部位未产生裂纹。

另一方面，在图8所示的以往的技术中，凹部的底部及其附近的金属组织以粒状分散存在，但在比底部及其周边更接近开口的区域，金属组织不为粒状，而是成为层状。而且，在此以往的技术中，也在凹部5的底部未产生裂纹。然而，如由图6的模式图也表示了的那样，凹部的边缘部及其内方侧及外方侧的部位的金属组织成为层状。

接下来，图9为关于图7（a）和图8（a）的将滑动构件成形为了圆筒状的情况下的接近表面的部位（1）～（4）的4个部位表示了硬度检查的结果的图。此图9的检查结果为关于本实施例及以往的技术的滑动构件从其表面侧对0.15mm、0.20mm、0.25mm的位置进行了切削的时候对上述（1）～（4）的4个部位各个的平均硬度进行了测定的结果。

而且，这样对将滑动构件的表面切削了规定量的位置的硬度进行了测定，是因为在圆筒状的衬套被压入了轴承座后，通过切削等对其内周面进行了精整加工后使用的情形多。

首先，在从表面切削了0.15mm的时候，在以往的技术中，在成为凹部的边缘部的部位（2）、（3），硬度为Hv120左右，但在凹部的边缘部的邻接外方的部位（1）、（4），硬度成为Hv100左右。另外，成为凹部的边缘部的部位与其邻接外方的部位的硬度差最大为Hv25左右。

相对于此，在本实施例中，在（1）～（4）的全部部位，硬度成为Hv90左右以下。即，在本实施例中，在凹部5的边缘部5A及其邻接外方侧硬度大致相同（硬度差最大为Hv15左右），而且，与以往的技术相比硬度变小。

接下来，在从表面切削了0.20mm的时候，在以往的技术中，在凹部的边缘部的部位（2）、（3），硬度成为Hv130～140左右，而在成为边缘部的邻接外方的部位（1），硬度成为Hv100左右，在另一方的部位（4），硬度成为Hv120左右。因此，硬度差最大为Hv40左右。

相对于此，在本实施例中，在全部（1）～（4）的部位，硬度成为Hv90左右（硬度差最大为Hv5左右）。

另外，在从表面切削了0.25mm的时候，在以往的技术中，在成为凹部的边缘部的部位（2），硬度成为Hv130左右，在另一方的部位（3），硬度成为Hv150左右。另外，在成为边缘部的邻接外方的部位（1），硬度成为Hv110左右，在相反侧的部位（4），硬度成为Hv约140左右。因此，硬度差最大为Hv40左右。

相对于此，在本实施例中，在全部（1）～（4）的4个部位，硬度成为Hv90～100左右（硬度差最大为Hv10左右）。

如从此图9所示检查结果可以理解的那样，在本实施例的滑动构件2上，凹部5的边缘部5A及其邻接外方侧的部位比以往的技术的情形软，硬度大致均匀。即，可以理解，在本实施例中不产生加工硬化，在以往的技术中产生了加工硬化。而且，如上述那样，在以往的技术中，与本申请发明同样地在各凹部的底部未产生裂纹，但如对照图7、图8的金属组织和上述的硬度检查的结果，则能够推断在以往的技术的各凹部的底部产生了加工硬化。

接下来，图10为关于在滑动构件的与凹部对应的背面产生了的凸部的隆起量和用于将该凸部去掉的背部处理的次数对本实施例和以往的技术进行了比较的图。而且，在这里，背部处理指对滑动构件的背面实施的研磨·磨削等处理。

在此图10中，背部处理为0次，表示对在滑动构件的背面产生了的凸部实施背部处理之前的状态，在该状态下，在以往的技术中，凸部的隆起量为16μm。相对于此，在本实施例中，凸部3A的隆起量为4μm。即，能够理解，在本实施例中，与以往的技术相比凸部的隆起量大幅度地减少为4分之1。

另外，此图10，表示相对于以往的技术和本实施例的滑动构件的背面依次按1次、2次、3次实施了背部处理的时候的凸部的减少状态。即，在图10中的右侧表示的本实施例中，由1次的背部处理将凸部3A大致完全地去掉。相对于此，在图10中的左方侧的以往的技术中，在3次的背部处理后好不容易将凸部去掉了。这样，在本实施例中，在与凹部5对应的背面产生的凸部3A的隆起量相比以往的技术减少为4分之1左右，为此，在本实施例中用于将凸部3A去掉的背部处理的次数也只要为一次就足够。

因此，按照本实施例，与以往的技术相比，用于将在滑动构件2的背面产生的凸部3A去掉的精整操作工序成为容易的工序。

如以上那样，按照本实施例的由制造系统1进行的制造方法，能够防止对着各凹部5的内部空间的烧结合金层4的表面和内部的组织的层状化，对产生加工硬化的情况进行抑制。为此，滑动构件2不易在凹部5的底部产生裂纹，而且能够对凹部5的边缘部5A及其周边的脱落进行抑制。另外，在凹部5的边缘部5A不产生凸起。另外，在与凹部5对应的背面产生的凸部3A相比上述以往的技术的场合隆起量变小，相应地使得用于将凸部3A去掉的精整操作工序成为容易的工序。因此，按照本实施例的制造方法，能够提供制造成本比以往更低而且滑动性能优良的滑动构件2。

附图标记的说明

1‥滑动构件的制造系统2‥滑动构件

3‥金属衬背4‥烧结合金层

5‥凹部14‥凹部成形机构

Claims (5)

1.一种滑动构件的制造方法，该滑动构件在将至少一种以上的金属的粉末撒布在金属衬背的表面上之后，对该金属的粉末进行1次烧结处理而在所述金属衬背的表面叠层地形成烧结合金层，然后把凹部成形机构的多个成形销推压到叠层在了所述金属衬背上的烧结合金层的表面，形成相同形状的所述多个凹部，其特征在于，

在由所述凹部成形机构在烧结合金层的表面形成多个凹部之后，对形成有所述凹部的烧结合金层及金属衬背进行轧制，此后，对形成有所述凹部的烧结合金层实施2次烧结处理。

2.根据权利要求1所述的滑动构件的制造方法，其特征在于：所述金属衬背为在表面上预先镀了铜的钢材。

3.一种由权利要求1或2所述的制造方法制造了的滑动构件，其特征在于：对着所述凹部的内部空间的该凹部的表面及其内部的烧结合金层，使所述金属以粒状分散而成为矩阵结构。

4.根据权利要求3所述的滑动构件，其特征在于：在将所述滑动构件成形加工成了圆筒状或半圆筒状的滑动轴承时，所述凹部的边缘部的硬度与该凹部的边缘部以外的部位的硬度的硬度差为Hv15以下。

5.根据权利要求1所述的滑动构件的制造方法，其特征在于：所述多个凹部分别被形成为半球状，各凹部的直径被设定为3～4mm。