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JP5513096B2 - Sliding bearing and brass porous body manufacturing method - Google Patents

Sliding bearing and brass porous body manufacturing method Download PDF

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JP5513096B2
JP5513096B2 JP2009282801A JP2009282801A JP5513096B2 JP 5513096 B2 JP5513096 B2 JP 5513096B2 JP 2009282801 A JP2009282801 A JP 2009282801A JP 2009282801 A JP2009282801 A JP 2009282801A JP 5513096 B2 JP5513096 B2 JP 5513096B2
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Description

本発明は、黄銅製ブッシュをはじめとする黄銅製のすべり軸受及び黄銅ポーラス体に関する。   The present invention relates to a brass slide bearing and a brass porous body including a brass bush.

黄銅は、一般に真鍮と呼ばれ、加工性に優れ、熱伝導性、耐食性にも優れた特性を有し、比較的に安価であることから、黄銅を素材として用い、これを切削加工することによって作製される黄銅ブッシュは産業機械等に多用されている。
ところで、通常の金属製ブッシュは、潤滑油を長期間保持することができないので、使用時において、給油を行うことが必要となるが、この給油には手間がかかるので、金属製ブッシュをメンテナンスフリーにすることが望まれている。
Brass is generally called brass and has excellent workability, thermal conductivity and corrosion resistance, and is relatively inexpensive. By using brass as a material and cutting it, The produced brass bush is widely used in industrial machines and the like.
By the way, since ordinary metal bushes cannot hold lubricating oil for a long period of time, it is necessary to lubricate them during use. It is hoped that.

そのような要求に対して、銅系の合金を使用した多孔質体からなるポーラスブッシュに潤滑油を含浸させた無給油ブッシュも開発されている。
例えば、特許文献1、2には、黒鉛や錫を含む銅合金を焼結した軸受材料が開示されている。
また、特許文献3には、鉄、銅、亜鉛及び錫の各単体金属粉末を混合した多孔質複合焼結合金からなるブッシュ、特許文献4には、銅粉と鉄粉とから形成された多孔質複合焼結合金からなるブッシュが開示されている。
In response to such a demand, an oil-free bushing in which a porous bush made of a porous body using a copper alloy is impregnated with a lubricating oil has been developed.
For example, Patent Documents 1 and 2 disclose bearing materials obtained by sintering a copper alloy containing graphite and tin.
Patent Document 3 discloses a bush made of a porous composite sintered alloy obtained by mixing individual metal powders of iron, copper, zinc, and tin. Patent Document 4 discloses a porous formed of copper powder and iron powder. A bushing made of a high quality composite sintered alloy is disclosed.

上記のようなポーラスなブッシュは、一般に、金属混合粉末を圧粉成形して、その成形体を還元雰囲気(例えば水素及び窒素の混合ガス雰囲気)あるいは減圧雰囲気下で高温焼結することによって多孔質焼結合金からなる焼結体を得て、その焼結体を必要に応じてサイジングすることによって製造している。   Porous bushes such as those described above are generally porous by compacting a metal mixed powder and sintering the compact at a high temperature in a reducing atmosphere (for example, a mixed gas atmosphere of hydrogen and nitrogen) or a reduced pressure atmosphere. It is manufactured by obtaining a sintered body made of a sintered alloy and sizing the sintered body as necessary.

特許3803947号Japanese Patent No. 3803947 特許3835915号Japanese Patent No. 3835915 特許4213714号Japanese Patent No. 4213714 特許2832800号Patent No. 2832800

しかしながら、還元雰囲気あるいは減圧雰囲気下で焼結を行うには、焼結炉の設備コスト及び運転コストがかかるので、その分、ポーラスなブッシュを製造するのにコストがかかることになる。
ここで、金属混合粉末からなる成形体を大気雰囲気下で焼結することで製造コストを低減することができると考えられるが、金属粉末が酸化されて焼結がうまくなされず、焼結体をサイジング加工するときに破損が生じやすい。また、焼結体において金属本来の物性が得られ難くなる。
However, if sintering is performed in a reducing atmosphere or a reduced-pressure atmosphere, equipment costs and operating costs of the sintering furnace are required, and accordingly, it is expensive to manufacture a porous bush.
Here, it is considered that the manufacturing cost can be reduced by sintering the molded body made of the metal mixed powder in the air atmosphere, but the metal powder is oxidized and the sintering is not successful. Damage is likely to occur when sizing. In addition, it is difficult to obtain the original physical properties of the metal in the sintered body.

また、黒鉛を使用した無給油ブッシュは、製造過程における粉塵の問題や、製品使用時における潤滑油と炭素粉末の混じったスラッジ汚染の問題があり、高温で使用できないといった問題もある。
本発明は、上記課題に鑑み、黄銅製のポーラス軸受及び黄銅ポーラス体を低コストで提供することを目的とする。
In addition, the oil-free bush using graphite has a problem of dust in the manufacturing process and a problem of contamination of sludge mixed with lubricating oil and carbon powder at the time of use of the product.
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a brass porous bearing and a brass porous body at low cost.

上記目的を達成するため、本発明では、黄銅を主成分とする多孔質のすべり軸受を製造する製造方法において、黄銅粉末に対して、200MPa以上800MPa以下の圧力をかけてグリーン体を成形する成形工程と、成形したグリーン体を880〜940℃で加熱して焼結する焼結工程と、焼結した成形体を切削加工する切削工程とを設けた。
また、黄銅ポーラス体を製造する製造方法において、黄銅粉末に対して、200MPa以上800MPa以下の圧力をかけてグリーン体を成形する成形工程と、成形したグリーン体を880〜940℃で加熱して焼結する焼結工程とを設けた。
In order to achieve the above object, in the present invention, in a production method for producing a porous plain bearing mainly composed of brass, molding is performed by molding a green body by applying a pressure of 200 MPa to 800 MPa to brass powder. A step, a sintering step of heating and sintering the molded green body at 880 to 940 ° C., and a cutting step of cutting the sintered molded body were provided.
Moreover, in the manufacturing method which manufactures a brass porous body, the shaping | molding process which shape | molds a green body by applying the pressure of 200 MPa or more and 800 MPa or less with respect to brass powder, and heats and heats the shape | molded green body at 880-940 degreeC. And a sintering step to be set.

焼結工程は大気雰囲気下で行うことが好ましい。
黄銅粉末として、黄銅切粉を用いることが好ましい。
なお、黄銅切粉を用いる際には、できるだけ粉サイズを均一に揃えておくことが好ましい。
また、成形工程に先立って、黄銅粉末に、滑剤を混合する混合工程を行うことが好ましい。
The sintering process is preferably performed in an air atmosphere.
It is preferable to use brass chips as the brass powder.
In addition, when using brass cuttings, it is preferable to arrange | equalize powder size as uniformly as possible.
Moreover, it is preferable to perform the mixing process which mixes a lubricant with brass powder prior to a forming process.

上記製法によって、黄銅粉末を主成分とする多孔質の焼結体からなり、孔径が1〜200μmの微細孔を有し、その気孔率(空隙率)が30〜50vol%であるポーラス軸受並びに黄銅ポーラス体を実現できる。   Porous bearings and brass which are made of a porous sintered body mainly composed of brass powder, have fine pores with a pore diameter of 1 to 200 μm, and have a porosity (porosity) of 30 to 50 vol% by the above production method. A porous body can be realized.

本発明の製造方法によれば、加圧成形によって黄銅粉末同士を十分に圧着した後に焼結を行っているので、黄銅粉末同士が強固に結合され、焼結体の強度と延性を十分に確保することができる。
それによって、切削工程においても、焼結体を破損することなく加工できる。また、黄銅としての優れた物性も保持できる。
According to the manufacturing method of the present invention, since the brass powders are sufficiently pressed together by pressure molding and then sintered, the brass powders are firmly bonded to each other, and the strength and ductility of the sintered body are sufficiently secured. can do.
Thereby, even in the cutting process, the sintered body can be processed without being damaged. Moreover, the outstanding physical property as a brass can also be hold | maintained.

そして、上記のように焼結を大気雰囲気下で行うことで、焼結炉の設備コスト及び運転コストを低減できるので、黄銅ポーラス含油軸受を低コストで製造するのに寄与する。
また、黄銅粉末の中でも、特に黄銅切粉を主な原料として用いることは、ポーラスな焼結体を製造するのに適している。
さらに、黄銅切粉は廃材であり安価なので、これを主原料として用いることによって、より低コストで黄銅製のポーラスな軸受を製造することができ、且つ素材のリサイクルにも寄与する。
And since sintering can reduce the installation cost and operating cost of a sintering furnace by performing sintering in air | atmosphere as mentioned above, it contributes to manufacturing a brass porous oil-impregnated bearing at low cost.
Moreover, it is suitable for manufacturing a porous sintered compact to use a brass chip as a main raw material especially among brass powders.
Furthermore, since brass chips are waste material and inexpensive, by using this as a main raw material, it is possible to manufacture a brass porous bearing at a lower cost and contribute to recycling of the material.

上記本発明の製造方法によって製造されたポーラス軸受並びに黄銅ポーラス体は、黄銅粉末同士が焼結され、粉末同士の間に孔が形成された多孔質体である。
従って、その孔内に潤滑剤を充填することによって無給油軸受とすることができる。また、吸湿性や吸音性、防振性、放熱性に優れている。さらに、メッキとも相性が良いため、各種製品の機能部品としての応用が可能である。
また、黒鉛のような炭素粉末を用いる必要がないので、使用中に炭素粉塵やスラッジによる汚染もない。
The porous bearing and the brass porous body manufactured by the manufacturing method of the present invention are porous bodies in which brass powders are sintered and pores are formed between the powders.
Therefore, an oil-free bearing can be obtained by filling the hole with a lubricant. Moreover, it is excellent in moisture absorption, sound absorption, vibration proofing, and heat dissipation. Furthermore, since it is compatible with plating, it can be applied as a functional part of various products.
Further, since it is not necessary to use carbon powder such as graphite, there is no contamination by carbon dust or sludge during use.

よって、メンテナンスフリーが可能な無給油軸受を製造することができ、自動車、産業機械分野に使用可能である。
また、本発明の黄銅ポ−ラス軸受によれば、孔径が1〜200μmの微細孔を有し、その気孔率が30〜50vol%であるので、孔内に潤滑油を長期間保持する機能を有する。従って、長期間無給油で使用できる。
Therefore, an oil-free bearing capable of maintenance-free can be manufactured, and can be used in the fields of automobiles and industrial machinery.
Moreover, according to the brass porous bearing of the present invention, since it has a fine hole with a hole diameter of 1 to 200 μm and a porosity of 30 to 50 vol%, it has a function of retaining lubricating oil in the hole for a long period of time. Have. Therefore, it can be used without lubrication for a long time.

実施形態にかかる黄銅ポーラス軸受の製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the brass porous bearing concerning embodiment. 加圧成形工程を説明する図である。It is a figure explaining a pressure molding process. 焼結体の穴あけ加工及び外周切削加工を説明する図である。It is a figure explaining the drilling process and outer periphery cutting process of a sintered compact. 実施例で用いた黄銅切粉の顕微鏡写真である。It is a microscope picture of the brass chip used in the Example. 実施例にかかる焼結体の走査型電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph of the sintered compact concerning an Example. 実施例にかかる焼結体の強度試験結果を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the strength test result of the sintered compact concerning an Example.

本発明の実施形態では、黄銅粉末を主材料として用いて、黄銅ポーラスすべり軸受(黄銅ポーラスブッシュ)を製造する。
黄銅は、銅Cuと亜鉛Znを主成分とする合金であって、当該合金中に占める亜鉛の割合は20%以上であり、一般に亜鉛の割合が増すと、硬度が増すが、脆さも増すので、実用上、亜鉛の割合の上限は45%である。
In the embodiment of the present invention, a brass porous sliding bearing (brass porous bush) is manufactured using brass powder as a main material.
Brass is an alloy mainly composed of copper Cu and zinc Zn, and the proportion of zinc in the alloy is 20% or more. Generally, as the proportion of zinc increases, hardness increases but brittleness also increases. In practice, the upper limit of the proportion of zinc is 45%.

具体的には、JIS規格の材料記号で、次のようなものを用いることができる。
C2600:七三黄銅(銅が約70%、亜鉛が約30%)
C2901:六四黄銅(銅が約60%、亜鉛が約40%)
C3604:快削黄銅 被削性を高めるために鉛が添加されている。(銅が57〜61%、鉛が1.8〜3.7%、鉄が0.5%以下、鉄+錫が1%以下、亜鉛は残部)
C3771:鍛造用黄銅(銅が57〜61%、鉛が1〜2.5%、鉄+錫が1%以下、亜鉛は残部)
CAC201:黄銅鋳物1種
図1は、実施形態にかかる黄銅ポーラス軸受の製造方法を示す工程図である。
Specifically, the following can be used as material symbols of the JIS standard.
C2600: Nanasan Brass (copper is about 70%, zinc is about 30%)
C2901: Hexagonal brass (copper is about 60%, zinc is about 40%)
C3604: Free-cutting brass Lead is added to improve machinability. (Copper 57-61%, lead 1.8-3.7%, iron 0.5% or less, iron + tin 1% or less, zinc remaining)
C3771: Brass for forging (copper is 57 to 61%, lead is 1 to 2.5%, iron + tin is 1% or less, zinc is the balance)
CAC201: Brass casting type 1
Drawing 1 is a flowchart showing the manufacturing method of the brass porous bearing concerning an embodiment.

混合工程(S1):
まず、黄銅切粉に滑剤を添加して、粉体用の混合器で混合する。
ここでは、黄銅粉末として、黄銅素材を切削加工するときに発生する黄銅切粉を用いることとする。使用する黄銅切粉の平均粒径は0.5〜2.0mmの範囲内にあることが好ましい。ここで上記「平均粒径」は、各黄銅切粉の最大長の平均を指すものとする。
Mixing step (S1):
First, a lubricant is added to brass chips and mixed with a powder mixer.
Here, suppose that the brass powder which generate | occur | produces when cutting a brass raw material is used as a brass powder. The average particle size of the brass chips used is preferably in the range of 0.5 to 2.0 mm. Here, the “average particle size” refers to the average of the maximum length of each brass chip.

滑剤は、一般に素材を加工する際に、素材と加工機、あるいは素材の粒子同士の摩擦を軽減させる添加剤であって、これを黄銅切粉に添加することは、必須ではないが、次の加圧成形工程を良好に行う上で有効である。
ここでは、ステアリン酸亜鉛(Zn(OCOC1735)2、融点115−125℃)を用い、黄銅切粉に対して少量混合する。
Lubricant is an additive that reduces friction between the material and processing machine or particles of the material when processing the material, and it is not essential to add this to the brass chips. This is effective in favoring the pressure molding process.
Here, zinc stearate (Zn (OCOC 17 H 35 ) 2 , melting point 115-125 ° C.) is used, and a small amount is mixed with the brass chips.

滑剤としては、以下のようなものも用いることもできる。
ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等のオレフィン系ワックス
ステアリン酸ブチル、ステアリン酸モノグリセライド、ステアリン酸ソルビタンエステルなどの高級脂肪酸エステル
エチレンビスアマイド等のビスアマイド系滑剤
ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カルシウム等の金属石鹸
加圧成形工程(S2):
黄銅切粉に滑剤を混合した上記混合物を、加圧成型機(プレス)で圧縮成形する。
As the lubricant, the following can also be used.
Olefin waxes such as polyethylene wax and polypropylene wax Higher fatty acid esters such as butyl stearate, monoglyceride stearate, sorbitan ester stearate Bisamide lubricants such as ethylene bisamide Metal soap such as sodium stearate and calcium stearate Pressure molding process ( S2):
The above mixture in which a lubricant is mixed with brass chips is compression molded with a pressure molding machine (press).

図2は、加圧成形工程を説明する図である。
図2に示すように、ダイ10の内部に下部パンチ12を挿入した状態で、上記混合物1を充填し、上部パンチ11を下降して、図2(b)に示すように混合物1に圧力をかける。
これによって、混合物1は、ダイ10の内部形状に合った円柱状に圧縮成型され、グリーン体2が作製される。
FIG. 2 is a diagram illustrating the pressure molding process.
As shown in FIG. 2, with the lower punch 12 inserted into the die 10, the mixture 1 is filled, the upper punch 11 is lowered, and the pressure is applied to the mixture 1 as shown in FIG. 2 (b). Call.
As a result, the mixture 1 is compression-molded into a cylindrical shape that matches the internal shape of the die 10, and the green body 2 is produced.

図2(c)に示すように下部パンチ12を押し上げて、グリーン体2を取り出す。
充填された混合物1には滑剤(ステアリン酸亜鉛)が混合されているので、上記のように上部パンチ11で加圧すると、黄銅切粉同士が互いに滑りながら圧縮され、全体に均一的に圧力がかかる。
この工程では、黄銅切粉同士を十分に圧着させるために、200MPa以上の圧力で加圧することが好ましい。これは、200MPa以上の圧力で加圧成形をすることによって、黄銅切粉が変形して、隣接する粉体同士が圧着され接触面積が大きくなるからである。一方、グリーン体2において、黄銅切粉同士の間に適度な空隙を確保するために、この工程における加圧力は800MPa以下に抑えることが好ましい。
As shown in FIG. 2C, the lower punch 12 is pushed up, and the green body 2 is taken out.
Since the lubricant (zinc stearate) is mixed in the filled mixture 1, when the upper punch 11 is pressed as described above, the brass chips are compressed while sliding against each other, and the pressure is uniformly applied to the whole. Take it.
In this step, it is preferable to pressurize at a pressure of 200 MPa or more so that the brass chips are sufficiently pressed together. This is because by performing pressure molding at a pressure of 200 MPa or more, brass chips are deformed, and adjacent powders are pressure-bonded to increase the contact area. On the other hand, in the green body 2, in order to ensure an appropriate gap between the brass chips, it is preferable to suppress the applied pressure in this step to 800 MPa or less.

この加圧力は、200MPa以上800MPa以下の範囲内でも、焼結後の強度をより確実に得るために、300MPa以上とすることが好ましいと考えられ、特に、好ましい圧力は、400MPa程度である。
焼結工程(S3):
円柱状に成形されたグリーン体2を、一般的なバッチ炉や連続開放炉(例えば、メッシュベルト式マッフル焼結炉)を用いて大気雰囲気下で焼結する。焼結温度は880〜940℃の範囲内に設定する。
It is considered that this applied pressure is preferably 300 MPa or more in order to more surely obtain the strength after sintering even in the range of 200 MPa or more and 800 MPa or less. Particularly, the preferable pressure is about 400 MPa.
Sintering step (S3):
The green body 2 formed into a cylindrical shape is sintered in an air atmosphere using a general batch furnace or a continuous open furnace (for example, a mesh belt type muffle sintering furnace). The sintering temperature is set in the range of 880 to 940 ° C.

一般的な黄銅は902℃程度で溶融するので、上記のように焼結温度880〜940℃の範囲内でグリーン体を焼結することによって、グリーン体2に含まれる黄銅切粉同士が、互いの接触領域において結合するように焼結され、ポーラスな焼結体3が製造される。焼結に伴ってグリーン体2に含まれていた有機成分(ステアリン酸)は焼失する。
製造される焼結体3では、切粉は完全には溶融しない。従って、黄銅切粉同士の隙間が微細な気孔として残る。その気孔サイズは、サブミリオーダーとなる。
Since general brass melts at about 902 ° C., by sintering the green body within the range of the sintering temperature of 880 to 940 ° C. as described above, the brass chips contained in the green body 2 are mutually bonded. The porous sintered body 3 is manufactured by sintering so as to bond in the contact region. The organic component (stearic acid) contained in the green body 2 is burned off during the sintering.
In the sintered body 3 to be manufactured, the chips do not melt completely. Accordingly, the gaps between the brass chips remain as fine pores. The pore size is on the order of submillimeters.

切削工程(S4)
図3は、焼結体3の穴あけ加工及び外周切削加工を説明する図である。
焼結体3を、旋盤のチャック21で把持する。旋盤のチャック21を回転させながら、ドリル22の先端を焼結体3の中心軸に沿って当てて穿孔する。なお、ドリルで穿孔した後に、バイトで内径加工を行ってもよい。
Cutting process (S4)
FIG. 3 is a diagram for explaining drilling and peripheral cutting of the sintered body 3.
The sintered body 3 is held by a lathe chuck 21. While rotating the lathe chuck 21, the tip of the drill 22 is abutted along the central axis of the sintered body 3 and drilled. In addition, after drilling with a drill, you may process an internal diameter with a bite.

次に、旋盤のチャック21を回転させながら、バイト23を固定したテーブルを操作することによってバイト23の先端を焼結体3の外周に当てながら送ることによって、外周を切削する。
このような切削加工は、一般的に金属ブッシュを製造するときに用いる加工方法と同様であって、精度よく仕上げることができる。
Next, the outer periphery is cut by feeding the tip of the cutting tool 23 against the outer periphery of the sintered body 3 by operating the table to which the cutting tool 23 is fixed while rotating the chuck 21 of the lathe.
Such cutting is generally the same as the processing method used when manufacturing a metal bush, and can be finished with high accuracy.

従って、この切削工程を経ることによって、黄銅ポーラス軸受4を精度よくサイジングできる。
なお、ここでは、円柱状のグリーン体2及び焼結体3を作製した後、これを切削加工することによって、円柱状の黄銅ポーラス軸受4を得ているが、グリーン体2及び焼結体3の形状は円柱状に限らない。例えば、ダイ10の形状を調整することによって、中空の円筒状のグリーン体2及び焼結体3を作製した後に、その内周及び外周を切削加工することによって、黄銅ポーラス軸受4を得ることもできる。
Therefore, the brass porous bearing 4 can be accurately sized through this cutting process.
Here, the cylindrical green body 2 and the sintered body 3 are produced, and then the cylindrical brass porous bearing 4 is obtained by cutting the green body 2 and the sintered body 3. The shape is not limited to a cylindrical shape. For example, by preparing the hollow cylindrical green body 2 and sintered body 3 by adjusting the shape of the die 10, the brass porous bearing 4 can be obtained by cutting the inner periphery and the outer periphery thereof. it can.

また、精度良くサイジングするためには、内径・外径ともに、切削工程以外に、研削工程、研磨工程、転造工程を行っても良い。
〈本実施形態による黄銅ポーラス軸受およびポーラス体の特性〉
上記製法によって得られる黄銅ポーラス軸受4は、気孔率が10〜50vol%である。
In addition, in order to accurately size the inner diameter and the outer diameter, a grinding process, a polishing process, and a rolling process may be performed in addition to the cutting process.
<Characteristics of brass porous bearing and porous body according to the present embodiment>
The brass porous bearing 4 obtained by the above manufacturing method has a porosity of 10 to 50 vol%.

なお、気孔率の測定は、体積と重量を測定して算出することができる。
気孔率の大きいポーラス軸受は、それだけ軽量で空隙内に油を多く保持することができるので、この黄銅ポーラス軸受4を潤滑油に浸漬することによって、孔内に多くの潤滑油が含浸され、潤滑油が孔内に保持される。従って、長期間(例えば1000時間)無給油で使用できる軸受を実現することができる。
The porosity can be calculated by measuring the volume and weight.
Porous bearings with a high porosity are light in weight and can retain a large amount of oil in the gap. Therefore, by immersing the brass porous bearing 4 in the lubricating oil, a large amount of lubricating oil is impregnated in the hole and lubrication is performed. Oil is retained in the holes. Therefore, it is possible to realize a bearing that can be used without lubrication for a long period (for example, 1000 hours).

一般的には、金属焼結体において、気孔率を高くすると焼結が不十分となりやすいので、従来の金属ポーラス軸受は気孔率が10〜30vol%程度であるが、本実施形態によって、気孔率が30vol%以上の高気孔率を有するポーラス軸受が得られるので、軸受の内部により多くの潤滑剤を保持することができる。また、炭素粉末を含んでいないので、使用中に炭素粉塵やスラッジで汚染されることもない。
また、上記製法によって得られる黄銅ポーラス体は、吸湿性や吸音性、防振性、放熱性に優れている上、メッキとも相性が良い。従って、すべり軸受に限らず、各種製品の機能部品としての応用が可能である。
Generally, in a metal sintered body, if the porosity is increased, the sintering is likely to be insufficient. Therefore, the conventional metal porous bearing has a porosity of about 10 to 30 vol%. Therefore, a porous bearing having a high porosity of 30 vol% or more can be obtained, so that more lubricant can be retained in the bearing. Moreover, since it does not contain carbon powder, it is not contaminated by carbon dust or sludge during use.
Moreover, the brass porous body obtained by the above production method is excellent in moisture absorption, sound absorption, vibration proofing, and heat dissipation, and also has good compatibility with plating. Therefore, the present invention can be applied not only to a plain bearing but also as a functional part of various products.

〈本実施形態の製法による効果〉
(1)本実施形態の製法によれば、黄銅切粉を主な原料としており、この黄銅切粉は、千円/kg程度以下と安価なので、黄銅製の含油軸受を低コストで製造できる。
(2)本実施形態の製法によれば、焼結工程の後に切削工程を設けている。
この切削工程において、一般的なブッシュ加工と同様に、穴あげ加工や外径加工などを施すことによって、精度よく黄銅ポーラス軸受をサイジングできる。
<Effects of manufacturing method of this embodiment>
(1) According to the manufacturing method of the present embodiment, brass chips are used as the main raw material, and the brass chips are inexpensive, such as about 1,000 yen / kg or less, so that an oil-impregnated bearing made of brass can be manufactured at low cost.
(2) According to the manufacturing method of this embodiment, the cutting process is provided after the sintering process.
In this cutting process, a brass porous bearing can be accurately sized by performing a hole raising process, an outer diameter process, or the like, as in a general bushing process.

(3)一般的に、金属粉体を焼結する場合、金属材料を拡散させるために、その溶融温度(黄銅では902℃程度)に近い温度で焼結する。そして、この焼結時において金属粉体が酸化されると拡散がうまくなされないので、それを防止するために、減圧雰囲気下あるいは窒素雰囲気などの還元雰囲気下で焼結を行う。
これに対して本実施形態では、加圧成形によって黄銅切粉同士を圧着して互いの接触面積を十分に確保した後に焼結しているので、大気雰囲気下で焼結を行っても、黄銅切粉は酸化され難く、黄銅切粉同士が強固に接合される。従って、焼結体3の強度を十分に確保することができる。
(3) Generally, when metal powder is sintered, the metal material is sintered at a temperature close to its melting temperature (about 902 ° C. for brass) in order to diffuse the metal material. In addition, if the metal powder is oxidized during the sintering, diffusion is not successfully performed. In order to prevent this, the sintering is performed under a reduced pressure atmosphere or a reducing atmosphere such as a nitrogen atmosphere.
On the other hand, in the present embodiment, the brass chips are pressure-bonded to each other and sintered after securing a sufficient contact area with each other. The chips are not easily oxidized and the brass chips are firmly joined together. Therefore, sufficient strength of the sintered body 3 can be ensured.

それによって、切削工程においても、焼結体3を破損することなくサイジングできる。また、黄銅としての優れた物性も保持される。
そして、気孔率が40vol%程度と高く且つ強度を有する黄銅ポーラス軸受も、比較的容易に得ることができる。
また、焼結工程を、一般の焼結炉を用いて大気雰囲気下で行うことによって、焼結炉の設備コスト及び運転コストを低減できる。従って、黄銅含油軸受を低コストで製造するのに寄与する。
Thereby, it is possible to size the sintered body 3 without damaging it in the cutting process. Moreover, the outstanding physical property as a brass is also hold | maintained.
Also, a brass porous bearing having a porosity as high as about 40 vol% and strength can be obtained relatively easily.
Moreover, the installation cost and operation cost of a sintering furnace can be reduced by performing a sintering process in air | atmosphere atmosphere using a general sintering furnace. Therefore, it contributes to manufacturing a brass oil-impregnated bearing at a low cost.

(4)黄銅粉末の中でも、特に黄銅切粉を主な原料として用いているので、ポーラスな焼結体を製造するのに適している。
[実施例]
主原料として用いた黄銅切粉の成分は、Cuが57〜61%,Pbが1.8〜3.7%,Feが0.5%,Fe+Snが1.2%,残りがZnである。
(4) Among brass powders, particularly brass chips are used as the main raw material, which is suitable for producing a porous sintered body.
[Example]
The components of the brass chips used as the main material are 57 to 61% Cu, 1.8 to 3.7% Pb, 0.5% Fe, 1.2% Fe + Sn, and the remainder Zn.

図4は、主原料として用いた黄銅切粉の顕微鏡写真である。
当図に示されるように、各切粉の形状は偏平な棒状であって、そのサイズは、平均長さが1.5mm、平均厚さは120μmである。
この黄銅切粉とステアリン酸亜鉛とを重量比180:1で混合して、最適と考えられる条件(加圧成型時の圧力400Mpa、焼結温度910℃、焼結時間10hr)で円柱形の焼結体サンプル(Φ20mm、長さ50mm)を作製した。
FIG. 4 is a photomicrograph of brass chips used as the main raw material.
As shown in the figure, the shape of each chip is a flat bar, and the size is 1.5 mm in average length and 120 μm in average thickness.
The brass chips and zinc stearate are mixed at a weight ratio of 180: 1, and cylindrical firing is performed under conditions that are considered optimal (pressure 400 Mpa, pressure 910 ° C., sintering time 10 hours). A ligated sample (Φ20 mm, length 50 mm) was prepared.

図5は、焼結体の走査型電子顕微鏡写真である。
当図に示されるように、この焼結体においては、各切粉の形状は、棒状ではなく、隣接する切粉同士の接触面積が大きくなるように圧縮変形されている。そして、隣接する切粉同士は互いに焼結されている。
この焼結体サンプルついて、気孔サイズ(ポア径)を測定した結果、ポア径は5〜105μmの範囲で分布し、ポア径の平均値は25μmであった。
FIG. 5 is a scanning electron micrograph of the sintered body.
As shown in this figure, in this sintered body, the shape of each chip is not a rod shape, but is compressed and deformed so that the contact area between adjacent chips becomes large. Adjacent chips are sintered together.
As a result of measuring the pore size (pore diameter) of this sintered body sample, the pore diameter was distributed in the range of 5 to 105 μm, and the average pore diameter was 25 μm.

そして、気孔同士が連結した構造になっているので、潤滑油を内部まで浸みこませることが出来る。
なお、ポア径及び気孔率は、加圧条件によって変動するが、上記実施形態の製法によって製造される黄銅ポーラス軸受は、ポア径が1〜200μmの範囲内にある。
〈焼結体の気孔率、強度試験〉
上記実施例に対する比較例として、上記黄銅切粉を用いて、加圧条件及び焼結温度を変えて、焼結体サンプルを作製した。
Since the pores are connected to each other, the lubricating oil can be soaked into the inside.
In addition, although a pore diameter and a porosity are fluctuate | varied with pressurization conditions, the brass porous bearing manufactured by the manufacturing method of the said embodiment exists in the range whose pore diameter is 1-200 micrometers.
<Porosity and strength test of sintered body>
As a comparative example with respect to the above-described example, a sintered body sample was produced by using the above-mentioned brass chips and changing the pressing conditions and the sintering temperature.

そして、実施例及び比較例の各焼結体サンプルについて、気孔率の測定及び強度試験を行った。
実施例の焼結体サンプルでは、気孔率が36%であった。
And the porosity measurement and the strength test were performed about each sintered compact sample of an Example and a comparative example.
In the sintered body sample of the example, the porosity was 36%.

強度試験においては、円柱状の焼結体サンプルを軸方向に押圧しながら、公称ひずみ(長さの変化分を元の長さで割った値)と、公称応力(試験片にかかる荷重を試験片の断面積で割った値)との関係を測定した。   In the strength test, while testing the cylindrical sintered body sample in the axial direction, the nominal strain (value obtained by dividing the change in length by the original length) and the nominal stress (load applied to the test piece are tested. And the value divided by the cross-sectional area of the piece).

図6は、実施例にかかる焼結体の強度試験結果を示す特性図である。
当図に示されるように、実施例の焼結体サンプルでは、公称ひずみが0.8近くに到達するまで、公称応力は単調増加して140MPa程度に到っている。このことは、この焼結体サンプルが、大変形を負荷されても壊れないこと、すなわち、焼結体サンプルが切削加工に耐える十分な強度、延性を有し、軸受材料としての強度、延性も有していることを示している。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a strength test result of the sintered body according to the example.
As shown in the figure, in the sintered body sample of the example, the nominal stress monotonously increases to about 140 MPa until the nominal strain reaches approximately 0.8. This means that the sintered body sample does not break even when it is subjected to a large deformation, that is, the sintered body sample has sufficient strength and ductility to withstand cutting, and also has strength and ductility as a bearing material. It shows that it has.

実際、実施例の焼結体サンプルは、旋盤で円筒状に切削加工することによって、破損することなく、黄銅ポーラス軸受を作製することができた。
なお、圧縮加圧時の圧力が200MPa〜800MPaの範囲にあり、且つ焼結温度が880℃〜940℃の範囲内にある焼結体サンプルは、実施例と同様に、気孔率が10〜50vol%の範囲内にあり、圧縮試験において破壊することなく大変形を示した。
Actually, the sintered compact sample of the example was able to produce a brass porous bearing without being broken by cutting into a cylindrical shape with a lathe.
In addition, the sintered compact sample in which the pressure at the time of compression and pressurization is in the range of 200 MPa to 800 MPa and the sintering temperature is in the range of 880 ° C. to 940 ° C. has a porosity of 10 to 50 vol. % Deformation and showed large deformation without breaking in the compression test.

一方、圧縮加圧時の圧力が200MPa未満である比較例の焼結体サンプルでは、強度試験において、公称ひずみが0.8に到達する前に脆性破壊が生じた。また、旋盤で切削加工すると破損が生じた。
焼結温度が880℃未満で焼結した比較例の焼結体サンプルも、強度試験において、公称ひずみが0.8に到達する前に脆性破壊が生じ、旋盤で切削加工すると破損が生じた。
On the other hand, in the sintered body sample of the comparative example in which the pressure during compression and pressurization is less than 200 MPa, brittle fracture occurred before the nominal strain reached 0.8 in the strength test. In addition, breakage occurred when cutting with a lathe.
The comparative sintered body sample sintered at a sintering temperature of less than 880 ° C. also suffered brittle fracture before the nominal strain reached 0.8 in the strength test, and was damaged when cut with a lathe.

以上の結果から、実施例において、黄銅粉を大気中で焼結したにも関わらず、高気孔率で強度を有する黄銅ポーラス軸受を実現できたのは、焼結前に200MPa以上800MPa以下の圧力で加圧成形を行い、且つ焼結条件についても、焼結温度880℃以上の温度で最適化したことに起因すると考えられる。
また、主材料の黄銅粉として、偏平な棒形状を有する黄銅切粉を用いたことも、高気孔率で強度を有する黄銅ポーラス軸受を実現する上で、寄与したものと考えられる。
From the above results, in Examples, it was possible to realize a brass porous bearing having high porosity and strength in spite of sintering brass powder in the atmosphere. It is considered that this is because pressure molding was carried out with the material and the sintering conditions were optimized at a sintering temperature of 880 ° C. or higher.
The use of brass chips having a flat bar shape as the main material brass powder is considered to have contributed to the realization of a brass porous bearing having high porosity and strength.

本発明による黄銅製のすべり軸受は、安価であり、無給油軸受として適している。また、すべり軸受に限らず、産業機械、電気機器等、各種製品の機能部品として有用である。   The brass bearing according to the present invention is inexpensive and suitable as an oil-free bearing. Moreover, it is useful not only as a sliding bearing but as a functional part of various products such as industrial machines and electrical equipment.

1 混合物
2 グリーン体
3 焼結体
4 黄銅ポーラス軸受
10 ダイ
11 上部パンチ
12 下部パンチ
21 チャック
22 ドリル
23 バイト
1 Mixture 2 Green Body 3 Sintered Body 4 Brass Porous Bearing 10 Die 11 Upper Punch 12 Lower Punch 21 Chuck 22 Drill 23 Bit

Claims (5)

黄銅からなる多孔質のすべり軸受を製造する製造方法であって、
黄銅粉末に対して、200MPa以上800MPa以下の圧力をかけてグリーン体を成形する成形工程と、
成形したグリーン体を大気雰囲気下において880〜940℃で加熱して焼成する焼成工程と、
焼成した成形体を切削加工する切削工程とを備えることを特徴とするすべり軸受の製造方法。
A manufacturing method for manufacturing a porous plain bearing made of brass,
A molding step of molding a green body by applying a pressure of 200 MPa to 800 MPa for brass powder,
A firing step of heating and firing the molded green body at 880 to 940 ° C. in an air atmosphere ;
A method for manufacturing a sliding bearing, comprising: a cutting step of cutting the fired molded body.
前記黄銅粉末は、
黄銅切粉であることを特徴とする請求項記載のすべり軸受の製造方法。
The brass powder is
The method for manufacturing a plain bearing according to claim 1, wherein the method is brass chips.
前記黄銅粉末の粒径が、
0.5mm以上2.0mm以下であることを特徴とする請求項1または2記載のすべり軸受の製造方法。
The particle size of the brass powder is
The sliding bearing manufacturing method according to claim 1, wherein the manufacturing method is 0.5 mm or more and 2.0 mm or less.
前記成形工程に先立って、
黄銅粉末に、滑剤を混合する混合工程を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載のすべり軸受の製造方法。
Prior to the molding process,
The manufacturing method of the sliding bearing in any one of Claims 1-3 provided with the mixing process which mixes a lubricant with brass powder.
黄銅を主成分とする多孔質の黄銅ポーラス体を製造する製造方法であって、
黄銅粉末に対して、200MPa以上800MPa以下の圧力をかけてグリーン体を成形する成形工程と、
成形したグリーン体を大気雰囲気下において880〜940℃で加熱して焼結する焼結工程と、を備えることを特徴とする黄銅ポーラス体の製造方法。
A production method for producing a porous brass porous body mainly composed of brass,
A molding step of molding a green body by applying a pressure of 200 MPa to 800 MPa for brass powder,
And a sintering step in which the molded green body is heated and sintered at 880 to 940 ° C. in an air atmosphere .
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