专利名称：陶瓷轴及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种陶瓷轴及其制造方法，特别涉及一种配合轴套使用，并可在彼此之间形成一含油区间的陶瓷轴及其制造方法。
背景技术：
目前用于微处理器等易发热电子元件的风扇，为提供更佳的散热功效，故其转速不断提升，传统的使用金属轴的风扇在高转速下面临着许多挑战，主要原因在于高速旋转动作会造成金属轴使用寿命的缩短，因此，逐渐由陶瓷材料制成的陶瓷轴所替代，利用陶瓷本身材料的坚硬、耐磨、以及抗热的特性以应对转速提高的风扇，进而达到足够散热的目的。
例如，中国台湾的实用新型专利公告第285375号的“风扇马达的改良构造”，该专利揭示了一种由陶瓷轴套及穿套于此轴套的陶瓷轴杆所构成的转动结构，并界定轴套及轴杆的表面粗糙度；其中轴套及轴杆之间仍需要添加润滑油才能降低摩擦噪音及减少热能的产生，然而，轴套与轴杆之间的接触面积过大，仍可能因为摩擦力过大，或润滑油的粘滞作用而转动不畅，再者，由于其接触面积涵盖整个圆周的表面，进入其间的灰尘微粒不易排出，因此也可能因微粒的聚集阻塞而无法转动，相对的接触面积越大，就需要更多的润滑油润滑。
其后有设计者提出中国台湾专利公告第427592号“转动体的支承构造”及第495118号“转动体的支承构造的追加(一)”，上述专利皆是以减少陶瓷轴杆与轴套的接触面积，为其主要技术手段；事实上减少陶瓷轴杆与轴套的接触面积是一种相当基本的概念，一般人皆能理解这个原理所在，重点在于用何种技术手段达到这个目的，若是以陶瓷为基材成型出轴杆或轴套，再进行切削或研磨等加工来改善其形状的话，在具体实施上相当困难，其主要是因为就陶瓷材料的物理性质方面而言，陶瓷材料硬度及脆度较高，以外力移除材料不易，再就加工技术面来看，陶瓷轴在研磨过程中因微小公差而产生的偏心，将会影响整个结构的旋转状态，所以，达到能够运用最简易、最低成本的技术内容，以减少陶瓷轴杆与轴套的接触面积，是本发明所要解决的重要技术问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种制造陶瓷轴的方法。
依据本发明的技术制成的陶瓷轴，其外形大致上已接近最终产品的尺寸及形状，只需略微地修整即可完成，不需另外再作切削加工的操作，在制造工艺上节省时间又能降低成本，可提高经济效益。
本发明的另一目的在于提供一种能够与轴套搭配使用，而在陶瓷轴与轴套之间形成一含油区间，以减少轴心与轴套内侧壁面的磨擦阻力，达到运转顺畅的陶瓷轴。
本发明所披露的技术手段，系指在陶瓷轴的粉末冶金制造过程中，通过挤压陶瓷粉末的手段，而形成一种在不同区段位置具有不同密度分布的陶瓷轴粗胚，这个陶瓷轴粗胚再经烧结处理，使其中不同区段的陶瓷粉末产生不同的收缩，就可以形成一种在轴向方向的不同位置处具有不同直径的陶瓷轴，使陶瓷轴在安装于轴套之后能与轴套之间具有一含油区间。
图1为本发明的陶瓷轴用于风扇的结构图。
图2为陶瓷粉末在模具中挤压的示意图。
图3显示陶瓷粉末经挤压后在不同区段位置形成具有不同密度分布的陶瓷轴粗胚。
图4显示陶瓷轴粗胚经烧结后中间位置收缩为颈缩状的陶瓷轴的结构。
图5显示中间位置收缩为颈缩状的陶瓷轴进行外型修整的情况。
图6为本发明所披露的陶瓷轴安装于轴套，并在两者之间形成一含油区间的结构剖面图。
具体实施例方式
有关本发明的优选实施例及详细技术内容，现参照
如下。
本发明所披露的陶瓷轴，特别适用于高转速的风扇，如图1所示，陶瓷轴20的一端连结于一风扇扇叶10的轴心位置，该陶瓷轴20被安装在一轴套30中心的轴孔31中，形成一含油区间50(见图6)，以减少陶瓷轴20与轴套30之间的摩擦阻力，并减少热摩擦提高运转效率。
而本发明的陶瓷轴20主要通过下列方式制成，其包括的步骤有准备陶瓷粉末；
准备一中空管状的模具；在该模具中填入陶瓷粉末；挤压生成陶瓷轴粗胚，该操作是从该模具的两端挤压其中(里面)的陶瓷粉末，使模具内的陶瓷粉末集结成一轴状的陶瓷轴粗胚；烧结处理，对该轴状的陶瓷轴粗胚加热，使其中不同区段的陶瓷粉末产生不同的收缩，而形成一种在轴向方向的不同位置处具有不同直径的陶瓷轴。
以下就一优选实施例说明其制造过程。
请参阅图2及图3，其显示制作本发明的陶瓷轴20的部份处理过程，其中陶瓷轴20是利用粉末冶金的加工方法制造；在加工过程中，本发明是在一呈中空管状的模具40之中填入陶瓷粉末60，然后在模具40的两端利用活塞41a、41b挤压其中的陶瓷粉末60，由于粉末状的陶瓷粉末60的微小颗粒间存在有间隙，故在受到挤压之后因压力传递的分散，将使得陶瓷粉末60在挤压后形成一种在不同区段位置具有不同密度分布的陶瓷轴粗胚21(见图3)。
接着对这个陶瓷轴粗胚21进行烧结处理，由于在不同区段位置的陶瓷粉末60具有不同的密度分布，特别是靠近轴向两端处的密度较高(换句话说就是陶瓷粉末60的颗粒间的间隙较小)，反之在靠近轴向中央位置处的密度相对会较低，所以在烧结处理后会在轴向的不同位置处造成不同的收缩状态，使绕结完成后所形成的陶瓷轴20的直径尺寸均会有微量的颈缩现象产生，尤其是在靠近轴向中央位置处C的颈缩现象相对于轴向两端者更为明显(见图4)。
通过这种粉末冶金成型方法制出的陶瓷轴20，在制作的过程中必须通过控制模具40的尺寸(如模具40的内径)的方式，确保最后经烧结成型的陶瓷轴粗胚21的平均外径D(见图4)仍然略大于最终的陶瓷轴20的外径d。接着再如图5所示，利用研磨轮80研磨的方式，略微的修整陶瓷轴粗胚21的外径，就可达到预定的外径尺寸d。
最后，完成的陶瓷轴20再与一轴套30配合使用(如图6所示)，陶瓷轴20中段颈缩处201的外壁面将与轴套30的内壁面32之间形成一含油区间50，可供润滑油布满整个含油区间50，有助于陶瓷轴20与轴套30在转动时的润滑顺畅，而且减少陶瓷轴20与轴套30之间的摩擦阻力。
以上所述的内容，仅为本发明的优选实施例而已，本领域的普通技术人员，在了解本发明的技术方案之后，自然能依据实际的需要，在本发明的引导下将所谓的区段加以扩充或是作排列上的变化，以获得不同外形的陶瓷轴。因此，凡是依照本发明专利申请的范围所作的等同变化和修改，均属本发明专利所涵盖的范围。
权利要求
1.一种陶瓷轴，在其轴向方向的不同位置处具有不同直径，其特征在于所述陶瓷轴(20)的外形由经过烧结工艺处理的陶瓷粉末(60)在其轴向的分布密度决定，所述陶瓷轴(20)在靠近其轴向两端处的陶瓷粉末(60)的密度较高，而在靠近其轴向中央位置处的密度相对较低。
2.一种制造根据权利要求1所述的陶瓷轴的方法，其特征在于包括以下制造步骤准备陶瓷粉末(60)；准备一中空管状的模具(40)；在所述模具(40)中填入陶瓷粉末(60)；挤压生成陶瓷轴粗胚(21)，该操作是从所述模具(40)的两端挤压其中的陶瓷粉末(60)，使模具(40)内的陶瓷粉末(60)集结成一轴状的陶瓷轴粗胚(21)；烧结处理，对所述轴状的陶瓷轴粗胚(21)加热，使其中不同区段的陶瓷粉末(60)产生不同的收缩，而形成一种在轴向方向的不同位置处具有不同直径的陶瓷轴(20)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述陶瓷轴粗胚(21)在靠近其轴向两端处的陶瓷粉末(60)的密度较高，而在靠近其轴向中央位置处的陶瓷粉末的密度相对较低。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于还包括一研磨修整所述陶瓷轴(20)的外径的步骤。
全文摘要
本发明涉及一种陶瓷轴及其制造方法，本发明通过粉末冶金的制造技术，能轻易地使制成的陶瓷轴在安装于一轴套后可与轴套之间形成一含油区间；本发明所披露的陶瓷轴是通过挤压陶瓷粉末的加工手段，而形成一种在不同区段位置具有不同密度分布的陶瓷轴粗胚，再经烧结处理使其中不同区段的陶瓷粉末产生不同程度的收缩，而制成一种在轴向方向的不同位置处具有不同直径的陶瓷轴，致使陶瓷轴在安装于轴套后形成所述的含油区间，有助于减少陶瓷轴与轴套内侧壁面的摩擦阻力。
文档编号F16C3/02GK1676955SQ20041003073
公开日2005年10月5日 申请日期2004年3月31日 优先权日2004年3月31日
发明者周进文 申请人:新巨企业股份有限公司