陶瓷球毛坯制造新方法初探

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1、陶瓷球毛坯制造新方法初探谈国伟，潘家祯华东理工大学化工机械研究所200237摘要：陶瓷球轴承有着金属轴承无法比拟的优越性能，并正在某些特殊领域发挥着重要作用。生产陶瓷球的方法是一个有待发展的重要技术。陶瓷球加工效率低、成本高是目前限制陶瓷球轴承应用的主要原因；陶瓷球的球度和表面质量是影响陶瓷球轴承工作性能和稳定性的主要因素。本文研究了现有的陶瓷球成型方法，并提出了一个制造陶瓷球的新方法。这种方法可以发展为一种生产大数量陶瓷球的机器。本文分析了这种新方法，讨论了新方案在生产制造过程中的一些问题。关键词：陶瓷球轴承；陶瓷球；陶瓷球成型NewMet

2、hodofManufacturingCeramicBallsTanGuo-wei,PanJia-zhen(Instituteofprocessequipmentandpressurevessel,EastChinaUniversityofScienceandTechnology,Shanghai200237,China)Abstract:Theceramicsbearingshavesuperiorfunctionthatmetalsbearingscan’tcompareto.Theyareplayingimportantrolesinso

3、mespecialfields.Themethodtoproduceceramicballsisanimportanttechniquetobedeveloping.Thelappingefficiencyandlappingqualityincludingsurfacequalityandsphericityarethetwocriticalindicatorsforthelappingprocess,forthelowefficiencyandhighcosthavebeinghindertheapplicationofceramicba

4、lls,andthesurfacequalityandsphericityarethekeyfactorsaffectingtheperformanceandreliabilityofceramicballbearings.Thispaperinvestigatesthepresentformingmethodsofceramicballs,andproposedanewmethodtomanufactureceramicballs.Thismethodcanbedevelopedasaprototypeforalarger-scalemac

5、hineforproduction.Thepaperanalysisthenewmethod,discussesseveralquestionsinthemanufacturingprocess.Keywords:Ceramicsbearings;Ceramicballs;Formationofceramicballs1.概述1.1背景世界上第一套陶瓷球轴承由美国NASA公司于19729年研制成功，之后，世界上各工业强国就一直在竞相研制、生产更高性能的陶瓷球轴承。他们从产业化入手，进行相应的设备、工艺、材料等一系列的开发、研制[1]。从陶瓷球

6、轴承应用上看，最突出的效果是大幅度地提高了轴承的使用寿命和极限转速，为发展高速和超高速、高精密机床提供了基础零部件。生产中常用的是混合陶瓷球轴承，它的内外圈仍用轴承钢制造，只是滚珠所采用的材料为工程陶瓷，简称陶瓷球轴承。以氮化硅陶瓷球为滚动体的陶瓷球轴承可显著提高轴承接触疲劳寿命，极大拓展了滚动轴承的应用领域，已广泛应用于各种高精度、高转速机床，汽车、赛车、地铁、电机、航空发动机、石油化工机械、冶金机械等领域[2]。我国的陶瓷球轴承研究起步较晚，第一套陶瓷球轴承于1990年在黑龙江晶体公司问世，之后，一些大专院校和研究院所就开始了陶瓷球轴承的

7、基础研究工作[1]。国内陶瓷球轴承的研发主要集中在高速、高精度上，在使用上多属高速机床、数控机床、电主轴等高速场合要求的长寿命、低噪音陶瓷球轴承。复合陶瓷球轴承中的主要重点是陶瓷球的制造。它的问题主要有两个，一是陶瓷球的制坯工艺，二是高精度陶瓷球的加工工艺。1.2现有制造工艺介绍作为氮化硅陶瓷滚动轴承最主要部件的氮化硅陶瓷球，其制造工艺与传统的钢制轴承球加工有着本质的区别。尽管随着现代科学技术的发展，新的加工技术和方法不断涌现，但是经过近几十年的发展，氮化硅陶瓷球的制造工艺流程已基本定型。其传统的制造工艺流程如图1所示[3]：粉料制备机械加工

8、配料混合造粒烧结修形成型图1陶瓷球制造流程图[3]本文主要研究陶瓷球毛坯成型的方法。最常见的是粉压成型，包括干压法成型和等静压成型。它们的共同特点是都采用干粉料，在