本發(fā)明涉及一種液態(tài)金屬軸承的裝配方法，屬于液態(tài)金屬軸承。

背景技術(shù)：

1、鎵基液態(tài)合金被廣泛用軸承系統(tǒng)的潤滑劑。由于液態(tài)鎵基合金具有良好的流動性，因此軸承系統(tǒng)可以在較小的阻力下運行，可實現(xiàn)高轉(zhuǎn)速運動，轉(zhuǎn)速可達30000轉(zhuǎn)/分。由于液態(tài)鎵基合金具有非常寬的液相區(qū)間，在高溫時揮發(fā)少，因此可以在高溫下長時間使用。由于液態(tài)鎵基合金具有良好導(dǎo)熱性能，可以為具有熱輸入的負(fù)載傳出熱量，進行有效冷卻。因此，鎵基液態(tài)金屬軸承被廣泛應(yīng)用于工業(yè)ct，醫(yī)用ct等等內(nèi)旋轉(zhuǎn)靶盤以及硬盤。

2、鎵基液態(tài)金屬存在以下幾個特點，導(dǎo)致其在封裝和在使用時需要采用高真空系統(tǒng)或者氬氣保護。

3、1.?鎵基金屬易于氧化，在表面形成氧化膜。

4、2.?氧化膜會導(dǎo)致液態(tài)金屬鎵合金的表觀粘度變大，從而導(dǎo)致軸承阻力變大。

5、3.?液態(tài)金屬鎵易在潮濕環(huán)境下吸水。氫原子會溶解在液態(tài)金屬鎵合金中，氧則與鎵化合形成氧化鎵。在真空高溫條件下，被溶解的氫原子會聚集析出成氫分子以氣體形式溢出導(dǎo)致真空系統(tǒng)破壞，電子束發(fā)生電離放電，影響ct光源正常工作。

6、目前，鎵-銦-錫液態(tài)合金成分的準(zhǔn)確控制也存在一定問題。

7、1.?常溫下鎵是液體，銦和錫是固體。銦和錫錠表面存在氧化層，不易去除。因此，在配置鎵-銦-錫液態(tài)合金時，合金液中存在氧化物需要去除。在氧化物去除過程中，成分難免波動。

8、2.?鎵-銦-錫液態(tài)合金希望得到共晶點的成分，從而保證液態(tài)金屬不會凝固，避免破壞軸承。但在實際合金配置過程中成分不方便測量。因此成分是有微小偏差的，成分偏差易導(dǎo)致相變點升高，液態(tài)金屬凝固。

9、如專利文獻1（公開號為cn117628054a）公開的液態(tài)金屬軸承，液態(tài)金屬軸承通常用內(nèi)外軸裝配的摩擦副約束軸承在徑向跳動，采用環(huán)形凸臺約束軸向移動，環(huán)形凸臺的外圍設(shè)置有環(huán)形墊片（隔圈）。這樣的液態(tài)金屬軸承，結(jié)構(gòu)簡單，可以大大提高機加工精度，光潔度，同心度等，提高研磨精度，但是在封裝液體金屬時會存在難點。

10、1.?鎵-銦-錫合金粘度小，流動性好；同時表面張力大，約為600n/m。

11、2.?由于軸承滑動接觸面之間間隙只有幾十微米，同時鎵-銦-錫合金表面張力大，因此要讓液態(tài)金屬從軸承一頭開始，充滿整個間隙需要非常大的靜水壓（比如公開號為cn221033677u中國實用新型專利公開的液態(tài)金屬軸承灌液工裝，就采用了這種方式）。

12、3.?在巨大的靜水壓作用下，液態(tài)金屬液容易從裝配縫隙中溢出，導(dǎo)致金屬液體質(zhì)量控制不準(zhǔn)，從而易出現(xiàn)金屬液不能完全覆蓋摩擦副潤滑面的情況。

13、4.環(huán)形凸臺的兩側(cè)形成為兩個容納液態(tài)金屬的腔室（潤滑間隙），外軸的一端注入液態(tài)金屬時，難以在兩個腔室中均充滿液態(tài)金屬，使封裝難以實現(xiàn)，更難以準(zhǔn)確控制封裝液態(tài)金屬的容量。軸承在高溫下運行，多余的液態(tài)金屬有膨脹溢出，損壞軸承的風(fēng)險。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種液態(tài)金屬軸承的裝配方法，有利于實現(xiàn)液態(tài)金屬的良好封裝，具體技術(shù)方案如下。

2、一種液態(tài)金屬軸承的裝配方法，液態(tài)金屬軸承包括外軸套、內(nèi)軸、端蓋和墊圈，所述內(nèi)軸一端位于所述外軸套內(nèi)，所述內(nèi)軸設(shè)置有環(huán)形凸臺，所述墊圈位于所述環(huán)形凸臺外圍，所述墊圈固定于所述外軸套和所述端蓋之間；

3、其特征在于，裝配方法包括以下步驟：

4、1）、將所述外軸套的內(nèi)孔朝上放置，向所述內(nèi)孔中注入液態(tài)金屬，將所述內(nèi)軸的下端插入所述外軸套的內(nèi)孔中；

5、2）、所述端蓋和所述墊圈均套設(shè)于所述內(nèi)軸，利用固定工裝將所述端蓋和所述墊圈固定在一起；

6、3）、將所述外軸套和所述內(nèi)軸上下顛倒，使得所述外軸套的內(nèi)孔朝下放置，所述端蓋和所述墊圈位于所述外軸套、所述環(huán)形凸臺的下方；

7、4）、向所述墊圈和所述內(nèi)軸圍成的腔體內(nèi)注入液態(tài)金屬，將所述外軸套、墊圈和端蓋壓緊在一起，所述環(huán)形凸臺插入到所述墊圈內(nèi)部；

8、5）、利用緊固件將所述外軸套、墊圈和端蓋固定連接在一起。

9、采用上述技術(shù)方案，先將外軸套、內(nèi)軸和環(huán)形凸臺之間的潤滑間隙充滿液態(tài)金屬，多余的液態(tài)金屬會從外軸套和環(huán)形凸臺之間的間隙中溢出，然后將外軸套顛倒后，外軸套的內(nèi)孔朝向下，此時創(chuàng)造性地利用了液態(tài)金屬表面張力較大的特點，液態(tài)金屬不會從外軸套的內(nèi)孔中流出。然后再將墊圈和環(huán)形凸臺之間的潤滑間隙、端蓋和內(nèi)軸之間的潤滑間隙充滿液態(tài)金屬。本發(fā)明分兩個階段來填充環(huán)形凸臺兩側(cè)的潤滑間隙，液態(tài)金屬填充量與軸承潤滑間隙體積完全相同，確保了液態(tài)金屬的良好封裝。

10、優(yōu)選地，上述裝配的各個步驟均在真空環(huán)境中或者無氧惰性氣體保護環(huán)境中完成。真空環(huán)境或惰性氣體環(huán)境可以避免在液態(tài)金屬中形成氧化層。

11、進一步地，上述步驟1）在密閉空間中進行，在所述內(nèi)軸下端插入所述外軸套的內(nèi)孔之前，對密閉空間抽真空。密閉空間中抽真空后會讓內(nèi)軸在重力的作用下落下，內(nèi)軸下端在真空狀態(tài)下插入所述外軸套的內(nèi)孔并擠壓已經(jīng)注入的液態(tài)金屬，使液態(tài)金屬填充外軸套和內(nèi)軸之間的間隙，這樣操作的優(yōu)勢在于：外軸套和內(nèi)軸之間的間隙完全由液態(tài)金屬填充，不存在任何氣體；同時，后續(xù)惰性氣體也不會進入到外軸套和內(nèi)軸之間的間隙中。在內(nèi)軸下端插入所述外軸套的內(nèi)孔之后，通過壓力機施加的壓力克服液態(tài)金屬毛細(xì)作用的阻礙填充滿內(nèi)軸與外軸套之間的間隙。壓力機施加壓力的過程可以在真空密閉空間中進行，也可在密閉空間中充滿惰性氣體保護下進行。

12、進一步地，所述墊圈的外周表面設(shè)置有凹槽；固定工裝具有兩個卡爪，其中一個卡爪抵接于所述端蓋的外端面，另一個卡爪抵接于所述凹槽。通過設(shè)置凹槽，可以避免卡爪與外軸套發(fā)生干涉。

13、進一步地，所述步驟1）中，利用壓力機將所述內(nèi)軸的下端插入所述外軸套的內(nèi)孔中，所述內(nèi)軸的下端到達設(shè)計位置停止。壓力機施加壓力的過程可以在真空密閉空間中進行，也可在密閉空間中充滿惰性氣體保護下進行。

14、進一步地，所述步驟5）中，緊固件鎖死前去除多余液態(tài)金屬。

15、進一步地，所述緊固件為螺栓。

16、進一步地，液態(tài)金屬采用鎵-銦-錫三元合金，液態(tài)金屬的制備方法包括以下步驟：

17、s1、參照設(shè)計的鎵-銦-錫三元共晶合金，在配料時，ga的添加量要大于設(shè)計的鎵-銦-錫三元共晶合金，形成ga過量的合金；

18、s2、在真空容器中把ga過量的鎵-銦-錫三元合金融化、升溫到高于融化溫度100度以上，混合均勻后，在真空容器中冷卻到高于共晶點溫度0.2-6度，通過過濾的方式除去漂浮在金屬液面的結(jié)晶ga顆粒；

19、s3、繼續(xù)在真空容器中把鎵-銦-錫三元合金冷卻至90%-97%體積ga-in-sn合金凝固，倒掉剩余的液體；

20、s4、重復(fù)步驟s2和步驟s3至少一次；

21、s5、最后把真空容器內(nèi)液態(tài)金屬加熱至高于共晶點溫度10~20度，得到在該溫度下融化的液態(tài)金屬用于軸承封裝。

22、優(yōu)選地，步驟s2中，在真空容器中冷卻到高于共晶點溫度0.5-2度。

23、優(yōu)選地，步驟s3中，在真空容器中把鎵-銦-錫三元合金冷卻至94%-96%體積ga-in-sn合金凝固。

24、優(yōu)選地，步驟s4中，重復(fù)步驟s2和步驟s3兩次。

25、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的液態(tài)金屬軸承的裝配方法，可以確保環(huán)形凸臺兩側(cè)的潤滑間隙均充滿液態(tài)金屬，實現(xiàn)液態(tài)金屬的良好封裝；同時利用成分和工藝的控制手段提高了鎵-銦-錫液態(tài)合金的純度，降低了其雜質(zhì)含量和水分，提升了液態(tài)金屬軸承的高溫工作性能。