CN105593520A - 滑动部件、滑动部件的制造方法以及滑动部件的制造装置 - Google Patents

Abstract

作为滑动部件的活塞瓦(1)具有：基部(2)，其由钢形成；滑动部(3)，其形成有滑动面(31)，由铜合金形成，与基部(2)接合。并且，在基部(2)形成结晶粒比基部(2)的其它区域小的基部接合区域(24)，该基部接合区域包含与滑动部(3)接合的面即基部接合面(23)，由此，基部(2)与滑动部(3)接合。

Description

滑动部件、滑动部件的制造方法以及滑动部件的制造装置

技术领域

本发明涉及滑动部件、滑动部件的制造方法以及滑动部件的制造装置，更具体而言，涉及具有由铜合金形成的滑动部、与滑动部接合的由钢或者铸铁形成的基部的滑动部件、滑动部件的制造方法以及滑动部件的制造装置。

背景技术

作为相对于其它部件进行滑动的滑动部件，有时候使用如下的滑动部件，该滑动部件具有将形成有滑动面并由铜合金形成的滑动部固定在由钢或者铸铁形成的基部的构造。例如，作为液压泵或液压马达的活塞瓦，已知存在将由铜合金形成的滑动部固定于由钢形成的基部的构造。并且，此种活塞瓦有时将滑动部铆接固定于基部。

但是，为了将滑动部铆接固定于基部，在将滑动部安装在基部之前，有必要预先将滑动部加工成能够铆接固定的形状。因此，存在由于滑动部的加工费用导致滑动部件的制造成本变高的问题。对此，提出了通过将滑动部按压于基部并使之变形，使滑动部与基部卡合，从而将滑动部固定在基部的活塞瓦(例如，参照(日本)特开平10-89241号公报(专利文献1))。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开平10-89241号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，在所述专利文献1记载的活塞瓦的构造中，仅仅是滑动部被卡合固定于基部。因此，例如在向活塞瓦施加冲击的情况下，滑动部向基部的固定状态有可能变得不稳定。

本发明是为了解决上述问题点而做出的发明，其目的在于，提供一种滑动部被稳定地固定在基部的滑动部件。

用于解决技术问题的技术方案

本发明中的滑动部件是具有滑动面的滑动部件。该滑动部件具有：基部，其由钢或铸铁形成；滑动部，其形成有滑动面，由铜合金形成，与基部接合。并且，在基部形成结晶粒比基部的其它区域小的基部接合区域，该基部接合区域包括与滑动部接合的面即基部接合面，基部与滑动部接合。

在本发明的滑动部件中，基部与滑动部接合，并且，形成有结晶粒比基部的其它区域小的基部接合区域，该基部接合区域包含基部接合面。即，由于结晶粒小，基部接合区域的韧性优异，本发明的滑动部件具有将这样的基部接合区域与滑动部接合的构造。其结果是，例如，即使在向滑动部件施加冲击的情况下，滑动部也能被稳定地固定于基部。如此，根据本发明的滑动部件，能够提供滑动部被稳定地固定于基部的滑动部件。

优选地，在所述滑动部件中，基部接合区域的与基部接合面垂直的方向上的厚度，与滑动部件的内部相比在包含表面的区域更大。由此，在接合面附近，能够向有可能成为龟裂起点的基部的表层区域更可靠地赋予高韧性。

优选地，在所述滑动部件中，在滑动部形成硬度比滑动部的其它区域低的滑动部接合区域，该滑动部接合区域包含与基部接合的面即滑动部接合面。由此，能够缓和滑动部与基部的接合部的变形。

优选地，在所述滑动部件中，滑动部接合区域的与滑动部接合面垂直的方向上的厚度在0.2mm以下。如此，通过不使滑动部接合区域的厚度超出必要以上厚度，能够向滑动部赋予足够的强度。

优选地，在所述滑动部件中，所述铜合金是高力黄铜。高力黄铜是同时具有高强度和优异滑动特性的材料，适合作为构成滑动部的材料。

优选地，在所述滑动部件中，构成所述滑动部的高力黄铜含有具有高于基质(マトリックス)的硬度的析出物，滑动部接合区域内的析出物的大小小于滑动部的其它区域的析出物的大小。由此，能够提高接合部附近的滑动部的韧性。

优选地，在所述滑动部件中，在滑动部接合区域内的与滑动部接合面相接的区域形成所述析出物聚集的析出物聚集部。通过在滑动部接合面附近形成微细的析出物的聚集部，能够在不使韧性大幅降低的情况下提高滑动部接合面附近的强度。

优选地，在所述滑动部件中，所述滑动部接合区域与滑动部的其它区域相比α相的比例多。由此，能够提高接合部附近的滑动部的韧性。

本发明中的滑动部件的制造方法具有如下工序：准备由钢或铸铁形成的基部构件和由铜合金形成的滑动构件；通过使基部构件与滑动构件接触着相对滑动来产生摩擦热，从而将基部构件中包含与滑动构件接触的面即基部构件接触面的区域加热至A₁相变点以上的温度；通过将被加热的基部构件和滑动构件以接触的状态保持，将包含所述基部构件接触面的区域冷却至低于A₁相变点的温度，从而将基部构件与滑动构件接合。

在本发明的滑动部件的制造方法中，通过使基部构件与滑动构件接触着相对滑动来产生摩擦热，从而将包含基部构件接触面的区域加热至A₁相变点以上的温度。此后，通过将基部构件和滑动构件以接触的状态保持而进行冷却，使包含基部构件接触面的区域的结晶粒微细化的同时，使基部构件与滑动构件接合。由此，能够容易地制造滑动部被稳定地固定在基部的上述本发明的滑动部件。

优选地，在所述滑动部件的制造方法中，在将包含基部构件接触面的区域加热至A₁相变点以上的温度的工序中，不改变基部构件相对滑动构件的相对位置，将基部构件按压在滑动构件的同时进行相对旋转。

由此，能够不改变滑动构件和基部构件的位置关系而产生摩擦热，所以能够容易地将滑动构件和基部构件以期望的位置关系接合。

优选地，在所述滑动部件的制造方法中，在将包含基部构件接触面的区域加热至A₁相变点以上的温度的工序、以及将基部构件与滑动构件接合的工序中，滑动构件在滑动构件的与基部构件接触的面即滑动构件接触面的外周侧被束缚。

由此，抑制软化的滑动构件的变形量。其结果是，接合后的机械加工中的加工量减少，提高了滑动构件材料的利用率。此外，即使在滑动构件的厚度小的情况下，也能够抑制滑动构件中发生塑性变形的区域露出在滑动部件的滑动面，从而稳定滑动部件的滑动特性。

优选地，在所述滑动构件的制造方法中，所述铜合金是高力黄铜。高力黄铜是同时具有高强度和优异滑动特性的材料，所以适合作为构成滑动构件的材料。

优选地，在所述滑动构件的制造方法中，还具有如下工序：在将基部构件与滑动构件接合的状态下，通过加热滑动构件，在滑动构件的与滑动构件接触面相接的滑动构件内的区域形成α相的比例比其它区域多的区域。由此，能够提高接合部附近的韧性。

本发明中的滑动部件的制造装置通过将由钢或者铸铁形成的基部构件和由铜合金形成的滑动构件接合来制造滑动部件。该滑动部件的制造装置具有：主轴，其能够绕轴旋转；基台部；其相对于主轴在轴向上隔开间隔配置；间隔调整部，其调整主轴与基台部的间隔。在主轴以与基台部相对的方式设置有将基部构件或者滑动构件的一方保持的第一保持部。在基台部以与第一保持部相对的方式设置有将基部构件或者滑动构件的另一方保持的第二保持部。并且，配置第一保持部以及第二保持部，以使在通过间隔调整部调整主轴与基台部的间隔而使基部构件与滑动构件接触的状态下，保持滑动构件的第一保持部或者第二保持部包围滑动构件的与基部构件接触的面即滑动构件接触面的外周。

通过使用本发明的滑动部件的制造装置来实施上述滑动部件的制造方法，能够容易地制造本发明的滑动部件。更具体而言，在第一保持部以及第二保持部的一方保持基部构件，在另一方保持滑动构件，在此状态下，使主轴绕轴旋转的同时，利用间隔调整部调整主轴与基台部的间隔，将基部构件按压在滑动构件，由此，加热基部构件以及滑动构件。此后，在基部构件和滑动构件接触的状态下进行冷却，使基部构件与滑动构件接合。

在此，在本发明的滑动部件的制造装置中，在基部构件和滑动构件接触的状态下，滑动构件接触面的外周被第一保持部或者第二保持部包围。因此，在基部构件和滑动构件接合时，软化的滑动构件在外周侧被束缚。其结果是，抑制了软化的滑动构件的变形量，降低了接合后的机械加工中的加工量，所以提高了滑动构件材料利用率。此外，即使在滑动构件的厚度小的情况下，也能够抑制滑动构件中发生塑性变形的区域露出在滑动部件的滑动面，滑动部件的滑动特性变得稳定。如此，根据本发明的滑动部件的制造装置，能够在实现滑动构件材料的利用率的提高以及滑动部件的滑动特性的稳定的情况下制造本发明的滑动部件。

优选地，在所述滑动部件的制造方法中，在主轴以及基台部的至少一方设置有检测基部构件和滑动构件的接触负荷的负荷传感器。由此，能够容易地将基部构件和滑动构件的接触负荷调整在合适的范围。

发明的效果

从以上说明可知，根据本发明的滑动部件以及滑动部件的制造方法，能够提供滑动部被稳定地固定在基部的滑动部件。此外，利用本发明的滑动部件的制造装置，能够容易地制造本发明的滑动部件。

附图说明

图1是表示活塞瓦的构造的概要剖视图。

图2是将图1的区域II放大表示的概要剖视图。

图3是表示活塞瓦的制造方法的概要的流程图。

图4是表示活塞瓦的制造装置的构造的概要图。

图5是表示活塞瓦的制造装置的动作的概要剖视图。

图6是表示束缚治具的构造的概要俯视图。

图7是表示封闭摩擦接合工序中的主轴的转速、按压负荷以及接合部的温度随时间的变化的图。

图8是显示高力黄铜与钢的接合部附近的金属组织的照片。

图9是放大显示图8的区域A-1～4，B-1～4，C-1～4以及D-1～4的光学显微镜照片。

图10是表示试验片内的硬度分布的图。

图11是表示接合面附近的铜合金的硬度分布的图。

图12是用于说明铜合金的组织的光学显微镜照片。

图13是放大显示图8の区域A-1～2，B-1～2，C-1～2以及D-1～2的光学显微镜照片。

图14是表示活塞瓦的滑动部内的析出物的分布状态的模式图。

图15是用于说明剪断强度试验的试验方法的概要剖视图。

图16是表示剪断强度试验的试验结果的图。

具体实施方式

以下，对本发明的一实施方式进行说明。此外，在以下的附图中对相同或者相当的部分标注相同的附图标记，不进行重复说明。

作为本发明一实施方式的滑动部件，图1是表示活塞瓦的构造的概要剖视图。参照图1，活塞瓦1是与液压泵或液压马达的活塞主体(未图示)连接，相对斜板滑动的部件。活塞瓦1具有：基部2，其由钢形成；滑动部3，其形成有滑动面31，由铜合金形成，与基部2接合。作为构成基部2的钢，可采用例如经过改性处理，即经过淬火处理以及回火处理的JIS规格的SCM440等机械构造用合金钢或者机械构造用炭素钢。基部2具有球形状，包含：球状部21，其可摆动地与活塞主体连接；圆盘部22，其与球状部21连接，具有带台阶的圆盘形状。

球状部21被可摇动地保持在形成于活塞主体的具有球面状内壁的保持部(未图示)。此外，在球状部21的与圆盘部22连接的一侧的相反侧的端部，形成有平面状的平坦部21A。另一方面，在圆盘部22的与球状部21相反的一侧的端部，形成有平面状的基部接合面23。

并且，在基部接合面23接合有滑动部3，滑动部3具有厚度小于圆盘部22的圆盘形状。滑动部3在作为一侧主表面的滑动部接合面32与圆盘部22的基部接合面23接合。并且，滑动部3的另一侧主表面成为滑动面31。该滑动面31例如相对液压泵的斜板(未图示)发生滑动。滑动部3由滑动特性优异的铜合金形成，由此抑制了斜板与活塞瓦1间的摩擦力。作为构成滑动部3的铜合金，除了高力黄铜等黄铜之外，还可采用铝青铜等青铜，但在本实施方式中，滑动部3由高力黄铜形成。进而，在滑动面31形成有多个形成同心圆状的圆环状的槽31A。这些槽31A将油适量地保持，由此，斜板与活塞瓦1间的摩擦力被进一步抑制。

活塞瓦1具有相对于中心轴A对称的形状。并且，在活塞瓦1中，在包含中心轴A的区域，从球状部21的平坦部21A至滑动部3的滑动面31形成有贯通活塞瓦1的直线状的中央孔29。中央孔29包括：第一区域29A、第二区域29B、第三区域29C、第四区域29D。第一区域29A从平坦部21A朝滑动面31延伸。第二区域29B与第一区域29A连接，与第一区域29A相比，与长度方向(轴A方向)垂直的截面中的截面积更小。第三区域29C与第二区域29B连接，随着接近滑动面31，与轴向垂直的截面的截面积变大。第四区域29D与第三区域29C连接，与轴向垂直的截面的截面积大于第三区域29C。

接下来，对基部2与滑动部3的接合部附近的构造进行说明。图2是放大表示图1的区域II的概要剖视图。参照图2，在基部2形成结晶粒比基部2的其它区域小的基部接合区域24，基部接合区域24包括基部接合面23，由此，基部2与滑动部3直接接合。

在本实施方式的活塞瓦1中，形成有结晶粒比基部2的其它区域小的基部接合区域24的基部2与滑动部3直接接合。也就是说，活塞瓦1具有因结晶粒小而韧性优异的基部接合区域24与滑动部3直接接合的构造。因此，滑动部3被稳定地固定于基部2。如此，活塞瓦1是滑动部3被稳定地固定于基部2的滑动部件。

在此，参照图2，优选地，包含活塞瓦1的表面1A的区域中的基部接合区域24的厚度t₂大于内部的基部接合区域24的厚度t₁。由此，在接合面附近，能够更可靠地向有可能成为龟裂起点的基部2的表层区域赋予高韧性。在本实施方式中，基部接合区域24的厚度随着接近活塞瓦1的表面1A而逐渐变大。

此外，优选地，在滑动部3形成有硬度比滑动部3的其它区域低的滑动部接合区域34，该滑动部接合区域34包括与基部2接合的面即滑动部接合面32。由此，能够缓和在滑动部3与基部2的接合部的变形。

优选地，该滑动部接合区域34的与滑动部接合面32垂直的方向上的厚度在0.2mm以下。如此，通过不使滑动部接合区域34的厚度超出必要以上厚度，能够向滑动部3赋予足够的强度。

另外，优选地，构成滑动部3的高力黄铜含有硬度高于基质的析出物，滑动部接合区域34内的析出物的大小小于滑动部3的其它区域的析出物的大小。由此，能够提高接合部附近的滑动部的韧性。

此外，优选地，在滑动部接合区域34内的与滑动部接合面32相接的区域，形成有所述析出物聚集的析出物聚集部。通过在滑动部接合面32附近形成微细析出物的聚集部，能够在不大幅降低韧性的情况下提高滑动部接合面32附近的强度。

进而，优选地，滑动部接合区域34与其它区域相比α相的比例多。由此，能够提高接合部附近的滑动部3的韧性。

接下来，对所述活塞瓦1的制造方法进行说明。图3是表示活塞瓦的制造方法的概要流程图。并且，图4是表示活塞瓦的制造装置的构造的概要图。并且，图5是表示活塞瓦的制造装置的动作的概要剖视图。并且，图6是表示活塞瓦的制造装置所包含的束缚治具的构造的概要俯视图。

参照图3，在本实施方式的活塞瓦1的制造方法中，首先，作为工序(S10)实施成形构件准备工序。参照图5，在该工序(S10)中，准备由改性处理过的机械构造用合金钢形成的基部构件4和由高力黄铜形成的圆盘形状的滑动构件5。基部构件4具有：圆盘部4B，其具有圆盘状形状；圆筒部4C，其与圆盘部4B连接、外径小于圆盘部。在圆盘部4B的与圆筒部4C相反的一侧的端部，形成有与滑动构件5接合的平坦面即基部构件接触面4A。并且，滑动构件5的一侧的主表面成为与基部构件4接合的平坦面即滑动构件接触面5A。

接下来，作为工序(S20)实施清洗工序。在该工序(S20)中，清洗在工序(S10)准备的基部构件4以及滑动构件5。更具体而言，使用甲醇、乙醇、丙酮等液体清洗基部构件4以及滑动构件5。由此，除去在准备基部构件4以及滑动构件5的切断、加工等过程中附着在基部构件4以及滑动构件5的异物等。此外，在本实施方式的活塞瓦1的制造方法中，能够省略对滑动构件接触面5A的精密的精加工，例如滑动构件接触面5A可以就是切断后的状态。

接下来，参照图3，实施封闭摩擦接合工序。该封闭摩擦接合工序包括接合准备工序、摩擦工序以及冷却工序。在此，对通过实施封闭摩擦接合来制造活塞瓦的活塞瓦(滑动构件)的制造装置进行说明。

参照图4，作为活塞瓦的制造装置的封闭摩擦接合装置9具有：主轴95，其能够绕轴α旋转；基台部98，其相对于主轴95在轴α方向上隔着间隔配置；间隔调整部97，其调整主轴95与基台部98间的间隔；框架90，其支承主轴95以及基台部98。

在主轴95以与基台部98相对的方式设置有作为保持基部构件4的第一保持部的卡盘94。并且，主轴95连接有绕轴α旋转驱动主轴95的主轴马达95B。进而，主轴95设置有检测基部构件4与滑动构件5的接触负荷的负荷传感器96。该负荷传感器96根据施加于卡盘94的基部构件4与滑动构件5的接触的反作用力的大小，检测基部构件4与滑动构件5的接触负荷。负荷传感器96虽然不是封闭摩擦接合装置9所必须具有的结构，但通过设置负荷传感器96，能够容易地将基部构件4与滑动构件5的接触负荷调整在合适的范围。

另一方面，在基台部98以与卡盘94相对的方式设置有作为保持滑动构件5的第二保持部的束缚治具93。更具体而言，参照图4以及图5，基台部98包括基体91、治具支座92、束缚治具93。基体91被设置于框架90上。治具支座92被固定于基体91。束缚治具93被嵌入固定于在治具支座92形成的凹部即治具保持部92A。如图6所示，束缚治具93能够分离成两个部件99、99。此外，束缚治具93中保持滑动构件5的区域即保持部93A，在俯视观察(从沿轴α的方向观察)时是具有与圆盘形状的滑动构件5的外周面外接的多边形形状，具体而言是六角形形状。

参照图4，在框架90内设置有相对于轴α平行延伸的旋转轴90A。该旋转轴90A将支承主轴95的主轴支承部90C沿旋转轴90A的延伸方向可移动地支承。进而，在旋转轴90A连接有驱动旋转轴90A的主轴移动马达90B。旋转轴90A由主轴移动马达90B驱动，由此被主轴支承部90C支承的主轴95在轴α方向上移动。由此，能够调整主轴95与基台部98间的间隔。旋转轴90A、主轴支承部90C以及主轴移动马达90B构成间隔调整部97。

并且，将卡盘94以及束缚治具93配置成，在利用间隔调整部97调整主轴95与基台部98间的间隔而使基部构件4与滑动构件5接触的状态(图5的状态)下，使作为第二保持部的束缚治具93包围滑动构件5的与基部构件4接触的面即滑动构件接触面5A的外周。若从另外的角度说明，参照图5，轴α方向上的束缚治具93的保持部93A的高度大于滑动构件5的厚度。

接下来，说明封闭摩擦接合工序的具体的步骤。图7是表示封闭摩擦接合工序的主轴95的转速、基部构件4与滑动构件5的接触负荷(按压负荷)、以及基部构件4与滑动构件5的接合部温度随着时间的变化的图。参照图4以及图5，在作为工序(S30)实施的接合准备工序中，基部构件4在圆筒部4C的外周面被卡盘94保持，并且，滑动构件5被安置在束缚治具93的保持部93A。此时，基部构件接触面4A与滑动构件接触面5A相对，并且，基部构件4以及滑动构件5被配置成基部构件4以及滑动构件5的中心轴与卡盘94的旋转轴α一致。

接下来，作为工序(S40)实施摩擦工序。在该工序(S40)中，主轴95被主轴马达95B驱动而绕轴α旋转，并且，被主轴移动马达90B驱动而接近基台部98。由此，卡盘94在绕轴α旋转的同时接近束缚治具93。此时，参照图7，在时刻S₀开始旋转的主轴95的转速在时刻S₁达到期望的转速，之后维持该转速。进而，如图5所示，在时刻S₂基部构件接触面4A与滑动构件接触面5A接触。由此，基部构件4不改变与滑动构件5的相对位置，在以负荷L被按压在滑动构件5的同时进行相对旋转。其结果是，如图7所示，基部构件4与滑动构件5的接触部(接合部)的温度因摩擦热而上升。然后，在时刻S₃，由负荷传感器96检测的按压负荷(基部构件接触面4A与滑动构件接触面5A的接触负荷)达到期望的大小，此后维持该按压负荷。期间，基部构件4与滑动构件5的接触部的温度持续上升。

然后，在时刻S₄，基部构件4与滑动构件5的接触部的温度上升至A₁相变点以上且低于固相线温度的温度。其结果是，基部构件4中包含基部构件接触面4A的区域被加热至A₁相变点以上且低于固相线温度的温度，构成该区域的钢成为不含有液相的奥氏体状态。

另一方面，被加热的滑动构件5软化而发生变形(参照图6)，填充滑动构件5与束缚治具93之间的间隙93B。其结果是，即使基部构件4绕轴α旋转，滑动构件5也不随之旋转。

接下来，作为工序(S50)实施冷却工序。在该工序(S50)中，首先降低主轴95的转速，在时刻S₅停止其旋转。之后，降低由负荷传感器96检测的按压负荷。期间，在维持基部构件4与滑动构件5相互按压贴合的状态的情况下，冷却基部构件4与滑动构件5的接触部。由此，基部构件4与滑动构件5被接合。然后，在时刻S₆，按压负荷变为0，从封闭摩擦接合装置9取出基部构件4与滑动构件5接合而构成的构造体。

在此，在基部构件4中，在工序(S40)中被加热至A₁相变点以上的温度的包含基部构件接触面4A的区域，在工序(S50)中被冷却至低于A₁相变点的温度。如此，暂时被加热至A₁相变点以上的温度后，冷却至低于A₁相变点的温度的该区域的结晶粒会被微细化。其结果是，形成了结晶粒比其它区域小的基部接合区域24(图2参照)。通过以上步骤，完成封闭摩擦接合工序。

接下来，作为工序(S60)实施机械加工工序。在该工序(S60)中，对在工序(S50)中得到的构造体实施机械加工。具体而言，参照图1，通过加工滑动构件5的外周面来形成圆盘状的滑动部3。并且，通过加工基部构件4的圆筒部来形成球状部21。进而，中央孔29、平坦部21A以及槽31A也在该工序中形成。

接下来，作为工序(S70)实施气体软氮化工序。参照图1，在该工序(S70)中，在工序(S60)中形成的球状部21被嵌入另行准备的在活塞主体形成的具有球面状内壁的保持部(未图示)，进而，实施气体软氮化处理。具体而言，通过在含有氨气的氛围中加热至低于A₁相变点的温度，在基部构件4(基部2)以及活塞主体(未图示)的表层部形成氮化层。并且，此时，因为了气体软氮化处理的加热，在与滑动构件5的滑动构件接触面5A相接的滑动构件5内的区域，形成与其它区域相比α相的比例多的区域。由此，参照图2，滑动部接合区域34与其它区域相比α相的比例变多。

接下来，作为工序(S80)实施精加工工序。在该工序中，对在工序(S70)中被实施气体软氮化处理的基部构件4、滑动构件5以及活塞主体(未图示)，根据需要实施精加工处理。通过以上的步骤，以与活塞主体组合的状态完成本实施方式的活塞瓦1。

如此，通过本实施方式的活塞瓦的制造方法，能够制造上述本实施方式的活塞瓦1。在此，作为工序(S40)实施的摩擦工序，例如也能够通过使基部构件4相对滑动构件5进行相对往复运动来实施，但通过在不改变基部构件4相对于滑动构件5的相对位置的情况下进行旋转，能够容易地将滑动构件5与基部构件4以期望的位置关系接合。

此外，参照图6，在工序(S40)中，通过在不改变基部构件4相对于滑动构件的相对位置的情况下进行旋转，基部构件4相对于滑动构件5的圆周速度随着从轴α离开而变快。因此，摩擦所引起的发热在基部构件4的外周侧变大。其结果是，基部构件4中因摩擦热而超过A₁相变点的区域的厚度在基部构件4的外周侧变大。由此，参照图2，与内部相比，能够使与其它区域相比结晶粒的大小更小的基部接合区域24的厚度在外周侧即在包含活塞瓦1的表面1A的区域变大。另外，参照图5，上述本实施方式的基部构件4的圆筒部4C的外径小于圆盘部4B。由此，在基部构件接触面4A的外周部产生的摩擦热难以向圆筒部4C传递。其结果是，基部构件4中因摩擦热而超过A₁相变点的区域的厚度，在基部构件4的外周侧进一步变大。因此，根据本实施方式的活塞瓦1的制造方法，与内部相比，能够容易地使基部接合区域24的厚度在外周侧即在包含活塞瓦1的表面1A的区域变大。

此外，参照图5，在本实施方式的活塞瓦1的制造方法中，轴α方向的保持部93A的高度大于滑动构件5的厚度。其结果是，在工序(S40)以及(S50)中，维持滑动构件5在滑动构件接触面5A的外周侧被束缚的状态。由此，能够抑制软化的滑动构件5的变形量。更具体而言，在制造的活塞瓦1中，能够使由滑动构件5的变形而形成的滑动部接合区域34的与滑动部接合面32垂直的方向上的厚度成为0.2mm以下。其结果是，降低了接合后的机械加工中的加工量，所以提高了滑动构件5的材料的利用率。此外，即使在滑动构件5的厚度较小的情况下，也能够抑制滑动构件5中发生塑性变形的区域在活塞瓦1的滑动面31露出，从而使滑动部3的滑动特性稳定。并且，通过使硬度低的滑动部接合区域34的厚度不超出必要厚度以上，能够向滑动部3赋予足够的强度。

在此，参照图6，软化的滑动构件5发生变形，从而填充滑动构件5与束缚治具93之间的间隙93B。因此，能够将间隙93B调整为合适的大小，抑制滑动构件5的变形量。

另外，在上述实施方式中，对于滑动构件被固定而基部构件进行运动(旋转)的情况进行了说明，但本发明的滑动构件的制造方法不限于此，也可以是固定基部构件而使滑动构件进行运动(旋转)，还可以是通过使双方进行运动(旋转)来使一方相对于另一方进行相对滑动。

此外，在上述实施方式中，作于封闭摩擦接合装置9(滑动部件的制造装置)，说明了主轴能够在轴向上移动的构造，但本发明的滑动部件的制造装置并不限于此，也可以是基台部能够在轴向上移动的装置。

此外，在上述实施方式中，对于束缚治具93的保持部93A的形状在俯视观察(从沿轴α的方向观察)时为六角形形状的情况进行了说明，但可采用的束缚治具并不限于此，保持部的形状也可以是其它的多边形(例如八边形等)，还可以是具有比滑动构件5稍大的直径的圆形。

此外，在上述实施方式中，将活塞瓦作为滑动部件的一个例子进行了说明，但本发明的滑动部件并不限于此，还可以适用于由钢或者铸铁形成的基部和由铜合金形成的滑动部接合构成的各种滑动部件。此外，在上述实施方式中，对于基部构件(基部)由钢形成的情况进行了说明，但基部构件(基部)也可以由铸铁形成。

实施例

(实施例一)

准备具有与上述实施方式相同形状的基部构件以及滑动构件(参照图5)，实施上述实施方式中省略了与活塞主体的结合的步骤，制作基部构件与滑动构件通过封闭摩擦接合而接合的试验片(活塞瓦)。然后，进行了测定该试验片的组织以及硬度的实验。实验结果如下。

图8是显示基部2(钢)与滑动部3(高力黄铜)的接合部附近的金属组织的照片。更具体而言，图8表示将得到的试验片以与接合面垂直的截面切断，并在氯化铁溶液中腐蚀的状态。此外，图9是放大表示图8的A-1～4、B-1～4、C-1～4以及D-1～4的光学显微镜照片。图9的各照片的右上部的数值表示各照片内的结晶粒径(单位：μm)。

参照图8，可确认基部2与滑动部3遍及整个区域被良好地接合。并且，在基部2的沿着接合界面的区域存在被深腐蚀的深色区域。

参照图9，与该深色区域对应的A-3、B-3、C-3以及D-3的各区域的结晶粒径小于与深色区域外对应的A-4、B-4、C-4以及D-4。

据此，确认了在利用与上述实施方式相同的方法制造的活塞瓦中，以包含基部接合面的方式形成了结晶粒小于基部的其它区域的基部接合区域。此外，确认了与滑动部件即活塞瓦的内部相比，与该基部接合区域(深色区域)的接合面垂直的方向上的厚度在包含表面的区域中变厚(参照图8上部的照片)。

此外，在与接合界面垂直的方向上测定了图8的A，B，C以及D各区域的硬度。图10表示测定结果。在图10中，横轴表示距接合界面的距离，横轴的值为0的点是接合界面。并且，在图10中，横轴的值为负的区域与基部2(钢)对应，横轴的值为正的区域与滑动部3(高力黄铜)对应。参照图10，硬度以接合界面为边界而变得不连续。据此，确认了构成基部2的钢和构成滑动部3的高力黄铜以没有夹杂其它的物质的状态直接良好地接合。

此外，图11表示滑动部3的接合界面附近的硬度分布。参照图11，在距接合界面的距离是100μm以内的区域中，硬度随着接近接合界面而降低。即，根据图11的测定结果，确认了在滑动部以包含滑动部接合面的方式形成了硬度低于滑动部的其它区域的滑动部接合区域。下面说明该低硬度区域即滑动部接合区域与金属组织的对应状况。

图12是用于说明铜合金组织的光学显微镜照片。此外，图13是显示图8中的区域A-1～2、B-1～2、C-1～2以及D-1～2，即构成滑动部的高力黄铜的金属组织的光学显微镜照片。参照图12，构成滑动部的高力黄铜含有构成基质的α相71以及β相72、硬度高于基质的析出物73。并且，参照图13可知，滑动部接合区域内(A-2、B-2、C-2以及D-2的接合界面附近)的析出物的大小小于滑动部的其它区域(例如A-1、B-1、C-1以及D-1)的析出物的大小。也就是说，低硬度区域即滑动部接合区域与析出物的大小较小的区域对应。此外，从图13可知，滑动部接合区域的厚度在0.2mm以下。

另外，参照图13，确认了在滑动部接合区域内的与滑动部接合面相接的区域形成有析出物聚集的析出物聚集部73A。此外，参照图13，确认在滑动部接合区域(A-2、B-2、C-2以及D-2的接合界面附近)几乎见不到β相，该区域与其它区域相比α相的比例增多。这样的滑动部的组织被认为是由于以下过程而形成。

图14是表示活塞瓦的滑动部内的析出物分布状态的模式图。在上述实施方式中说明的封闭摩擦接合的摩擦工序中，基部构件4被按压在滑动构件5进行旋转。参照图14，在由高力黄铜形成的滑动构件5的内部存在大型析出物73B和小型析出物73C。在摩擦工序开始前，大型析出物73B和小型析出物73C混杂而呈均匀分布。之后，在摩擦工序的初期，接触面附近因摩擦热而被加热。

之后，随着时间的推移，与滑动部接合区域对应的滑动构件5的接触面附近区域82因摩擦热而软化。其结果是，接触面附近区域82由于基部构件4与滑动构件5的接触负荷而开始变形。并且，在变形的过程中，大型析出物73B被粉碎成为小型析出物73C。由此，接触面附近区域82内的大型析出物73B减少，小型析出物73C的比例变多。此时，变形的滑动构件5的一部分作为少量的飞边59附着于基部构件4的外周面。

然后，再随着时间推移，因摩擦热而软化的接触面附近区域82完全变形，如图14所示，小型析出物73C在变形的接触面附近区域82内变得密集。其结果是，在滑动部接合区域内的与滑动部接合面相接的区域(A-2、B-2、C-2以及D-2的接合界面附近)，形成微细的析出物聚集的析出物聚集部73A。此外，以上述方式发生塑性变形的接触面附近区域82在软氮化工序中被再加热，由此形成与其它区域相比α相的比例多的滑动部接合区域。

(实施例2)

按照与本实施方式相同的步骤，准备试验片并进行通过实施剪断试验来确认接合部的强度的实验，所述试验片通过封闭摩擦接合将由钢(JIS规格SCM440H)形成的基部构件和由高力黄铜形成的滑动构件接合。试验的步骤如下。

图15是用于说明剪断强度试验的试验方法的概要剖视图。参照图15，试验片50具有钢制的基部构件51和高力黄铜制的滑动构件52通过与前述实施方式相同的封闭摩擦接合被接合的构造。剪断试验装置60具有：主体部61，其具有保持试验片的凹部即试验片保持部61A；负荷付与部62，其对试验片50施加负荷。试验片保持部61A具有通过插入基部构件51只有滑动构件52从试验片保持部61A突出的形状。然后，通过使负荷付与部62朝箭头γ的方向下降，能够朝沿着基部构件51与滑动构件52的接合界面的方向施加负荷。准备两个试验片，计算出试验片断裂时的应力(剪断应力)(实施例A以及B)。此外，为了进行比较，还准备了在基部构件51和滑动构件52之间夹入压粉体进行烧结接合而得到的试验片，并同样地用于试验(比较例A以及B)。

图16是表示剪断强度试验的试验结果的图。参照图16，具有与以往的活塞瓦相同构造的比较例的剪断强度是25.2kgf/mm²，与之相对，通过封闭摩擦接合而制作的实施例的剪断强度是29.2～34.4kgf/mm²。该强度大幅超过以往产品，与母材强度相比也不逊色。根据以上的实验结果，确认了通过本发明的滑动部件的制造方法，能够提供滑动部被牢固地固定于基部的滑动部件。

在此公开的实施方式以及实施例中涉及的所有方面均是举例说明，应当理解成不受制限。本发明的范围不仅是前述的说明，也包含权利要求所示的范围，以及与权利要求等同的意义和范围内的所有的改变、改良。

工业实用性

本发明的滑动部件、滑动部件的制造方法以及滑动部件的制造装置，能够有效地应用于具有由钢或者铸铁形成的基部和由铜合金形成的滑动部的滑动部件及其制造。

附图标记说明

1活塞瓦、1A表面、2基部、3滑动部、4基部构件、4A基部构件接触面、4B圆盘部、4C圆筒部、5滑动构件、5A滑动构件接触面、9封闭摩擦接合装置、21球状部、21A平坦部、22圆盘部、23基部接合面、24基部接合区域、29中央孔、29A第一区域、29B第二区域、29C第三区域、29D第四区域、31滑动面、31A槽、32滑动部接合面、34滑动部接合区域、50试验片、51基部构件、52滑动构件、59飞边、60剪断试验装置、61主体部、61A试验片保持部、62负荷付与部、71α相、72β相、73析出物、73A析出物聚集部、73B大型析出物、73C小型析出物、82接触面附近区域、90框架、90A旋转轴、90B主轴移动马达、90C主轴支承部、91基体、92治具支座、92A治具保持部、93束缚治具、93A保持部、93B间隙、94卡盘、95主轴、95B主轴马达、96负荷传感器、97间隔调整部、98基台部、99部件。

Claims (15)

1.一种滑动部件，具有滑动面，其特征在于，具有：

基部，其由钢或者铸铁形成；

滑动部，其形成有所述滑动面，由铜合金形成，与所述基部接合，

在所述基部形成有结晶粒比所述基部的其它区域小的基部接合区域，所述基部接合区域包含与所述滑动部接合的面即基部接合面，所述基部与所述滑动部接合。

2.根据权利要求1所述的滑动部件，其特征在于，

所述基部接合区域的与所述基部接合面垂直的方向上的厚度，与所述滑动部件的内部相比在包含表面的区域更大。

3.根据权利要求1或者2所述的滑动部件，其特征在于，

在所述滑动部形成有硬度比所述滑动部的其它区域低的滑动部接合区域，所述滑动部接合区域包含与所述基部接合的面即滑动部接合面。

4.根据权利要求3所述的滑动部件，其特征在于，

所述滑动部接合区域的与所述滑动部接合面垂直的方向上的厚度在0.2mm以下。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的滑动部件，其特征在于，

所述铜合金是高力黄铜。

6.根据权利要求5所述的滑动部件，其特征在于，

构成所述滑动部的高力黄铜含有具有高于基质的硬度的析出物，

所述滑动部接合区域内的所述析出物的大小小于所述滑动部的其它区域的所述析出物的大小。

7.根据权利要求6所述的滑动部件，其特征在于，

在所述滑动部接合区域内的与所述滑动部接合面相接的区域形成有所述析出物聚集的析出物聚集部。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的滑动部件，其特征在于，

所述滑动部接合区域与所述滑动部的其它区域相比，α相的比例多。

9.一种滑动部件的制造方法，其特征在于，包括如下工序：

准备由钢或者铸铁形成的基部构件、由铜合金形成的滑动构件；

通过使所述基部构件与所述滑动构件接触着相对滑动来产生摩擦热，从而将所述基部构件中包含与所述滑动构件接触的面即基部构件接触面的区域加热至A₁相变点以上的温度；

通过将被加热的所述基部构件和所述滑动构件以接触的状态保持，使包含所述基部构件接触面的区域冷却至低于A₁相变点的温度，从而将所述基部构件与所述滑动构件接合。

10.根据权利要求9所述的滑动部件的制造方法，其特征在于，

在将包含所述基部构件接触面的区域加热至A₁相变点以上的温度的工序中，不改变所述基部构件相对于所述滑动构件的相对位置，将基部构件按压在所述滑动构件的同时进行相对旋转。

11.根据权利要求9或者10所述的滑动部件的制造方法，其特征在于，在将包含所述基部构件接触面的区域加热至A₁相变点以上的温度的工序、以及将所述基部构件与所述滑动构件接合的工序中，所述滑动构件在所述滑动构件的与所述基部构件接触的面即滑动构件接触面的外周侧被束缚。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的滑动部件的制造方法，其特征在于，

所述铜合金是高力黄铜。

13.根据权利要求12所述的滑动部件的制造方法，其特征在于，

还具有如下工序：在将所述基部构件与所述滑动构件接合的状态下，通过加热所述滑动构件，在所述滑动构件的与所述滑动构件接触面相接的所述滑动构件内的区域形成α相的比例比其它区域多的区域。

14.一种滑动部件的制造装置，通过接合由钢或者铸铁形成的基部构件和由铜合金形成的滑动构件来制造滑动部件，其特征在于，具有：

可绕轴旋转的主轴；

基台部，相对于所述主轴在轴向上隔开间隔配置；

间隔调整部，其调整所述主轴与所述基台部的间隔，

在所述主轴以与所述基台部相对的方式设置有将所述基部构件或者所述滑动构件的一方保持的第一保持部，

在所述基台部以与所述第一保持部相对的方式设置有将所述基部构件或者所述滑动构件的另一方保持的第二保持部，

配置所述第一保持部以及所述第二保持部，以使在通过所述间隔调整部调整所述主轴与所述基台部的间隔而使所述基部构件与所述滑动构件接触的状态下，保持所述滑动构件的所述第一保持部或者所述第二保持部包围所述滑动构件的与所述基部构件接触的面即滑动构件接触面的外周。

15.根据权利要求14所述的滑动部件的制造装置，其特征在于，

在所述主轴以及所述基台部的至少一方设置有检测所述基部构件与所述滑动构件的接触负荷的负荷传感器。