專利名稱：陶瓷軸及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種陶瓷軸及其制造方法，特別涉及一種配合軸套使用，并可在彼此之間形成一含油區間的陶瓷軸及其制造方法。
背景技術：
目前用于微處理器等易發熱電子元件的風扇，為提供更佳的散熱功效，故其轉速不斷提升，傳統的使用金屬軸的風扇在高轉速下面臨著許多挑戰，主要原因在于高速旋轉動作會造成金屬軸使用壽命的縮短，因此，逐漸由陶瓷材料制成的陶瓷軸所替代，利用陶瓷本身材料的堅硬、耐磨、以及抗熱的特性以應對轉速提高的風扇，進而達到足夠散熱的目的。
例如，中國臺灣的實用新型專利公告第285375號的“風扇馬達的改良構造”，該專利揭示了一種由陶瓷軸套及穿套于此軸套的陶瓷軸桿所構成的轉動結構，并界定軸套及軸桿的表面粗糙度；其中軸套及軸桿之間仍需要添加潤滑油才能降低摩擦噪音及減少熱能的產生，然而，軸套與軸桿之間的接觸面積過大，仍可能因為摩擦力過大，或潤滑油的粘滯作用而轉動不暢，再者，由于其接觸面積涵蓋整個圓周的表面，進入其間的灰塵微粒不易排出，因此也可能因微粒的聚集阻塞而無法轉動，相對的接觸面積越大，就需要更多的潤滑油潤滑。
其后有設計者提出中國臺灣專利公告第427592號“轉動體的支承構造”及第495118號“轉動體的支承構造的追加(一)”，上述專利皆是以減少陶瓷軸桿與軸套的接觸面積，為其主要技術手段；事實上減少陶瓷軸桿與軸套的接觸面積是一種相當基本的概念，一般人皆能理解這個原理所在，重點在于用何種技術手段達到這個目的，若是以陶瓷為基材成型出軸桿或軸套，再進行切削或研磨等加工來改善其形狀的話，在具體實施上相當困難，其主要是因為就陶瓷材料的物理性質方面而言，陶瓷材料硬度及脆度較高，以外力移除材料不易，再就加工技術面來看，陶瓷軸在研磨過程中因微小公差而產生的偏心，將會影響整個結構的旋轉狀態，所以，達到能夠運用最簡易、最低成本的技術內容，以減少陶瓷軸桿與軸套的接觸面積，是本發明所要解決的重要技術問題。
發明內容
本發明的主要目的在于提供一種制造陶瓷軸的方法。
依據本發明的技術制成的陶瓷軸，其外形大致上已接近最終產品的尺寸及形狀，只需略微地修整即可完成，不需另外再作切削加工的操作，在制造工藝上節省時間又能降低成本，可提高經濟效益。
本發明的另一目的在于提供一種能夠與軸套搭配使用，而在陶瓷軸與軸套之間形成一含油區間，以減少軸心與軸套內側壁面的磨擦阻力，達到運轉順暢的陶瓷軸。
本發明所披露的技術手段，系指在陶瓷軸的粉末冶金制造過程中，通過擠壓陶瓷粉末的手段，而形成一種在不同區段位置具有不同密度分布的陶瓷軸粗胚，這個陶瓷軸粗胚再經燒結處理，使其中不同區段的陶瓷粉末產生不同的收縮，就可以形成一種在軸向方向的不同位置處具有不同直徑的陶瓷軸，使陶瓷軸在安裝于軸套之后能與軸套之間具有一含油區間。
圖1為本發明的陶瓷軸用于風扇的結構圖。
圖2為陶瓷粉末在模具中擠壓的示意圖。
圖3顯示陶瓷粉末經擠壓后在不同區段位置形成具有不同密度分布的陶瓷軸粗胚。
圖4顯示陶瓷軸粗胚經燒結后中間位置收縮為頸縮狀的陶瓷軸的結構。
圖5顯示中間位置收縮為頸縮狀的陶瓷軸進行外型修整的情況。
圖6為本發明所披露的陶瓷軸安裝于軸套，并在兩者之間形成一含油區間的結構剖面圖。
具體實施例方式
有關本發明的優選實施例及詳細技術內容，現參照
如下。
本發明所披露的陶瓷軸，特別適用于高轉速的風扇，如圖1所示，陶瓷軸20的一端連結于一風扇扇葉10的軸心位置，該陶瓷軸20被安裝在一軸套30中心的軸孔31中，形成一含油區間50(見圖6)，以減少陶瓷軸20與軸套30之間的摩擦阻力，并減少熱摩擦提高運轉效率。
而本發明的陶瓷軸20主要通過下列方式制成，其包括的步驟有準備陶瓷粉末；
準備一中空管狀的模具；在該模具中填入陶瓷粉末；擠壓生成陶瓷軸粗胚，該操作是從該模具的兩端擠壓其中(里面)的陶瓷粉末，使模具內的陶瓷粉末集結成一軸狀的陶瓷軸粗胚；燒結處理，對該軸狀的陶瓷軸粗胚加熱，使其中不同區段的陶瓷粉末產生不同的收縮，而形成一種在軸向方向的不同位置處具有不同直徑的陶瓷軸。
以下就一優選實施例說明其制造過程。
請參閱圖2及圖3，其顯示制作本發明的陶瓷軸20的部份處理過程，其中陶瓷軸20是利用粉末冶金的加工方法制造；在加工過程中，本發明是在一呈中空管狀的模具40之中填入陶瓷粉末60，然后在模具40的兩端利用活塞41a、41b擠壓其中的陶瓷粉末60，由于粉末狀的陶瓷粉末60的微小顆粒間存在有間隙，故在受到擠壓之后因壓力傳遞的分散，將使得陶瓷粉末60在擠壓后形成一種在不同區段位置具有不同密度分布的陶瓷軸粗胚21(見圖3)。
接著對這個陶瓷軸粗胚21進行燒結處理，由于在不同區段位置的陶瓷粉末60具有不同的密度分布，特別是靠近軸向兩端處的密度較高(換句話說就是陶瓷粉末60的顆粒間的間隙較小)，反之在靠近軸向中央位置處的密度相對會較低，所以在燒結處理后會在軸向的不同位置處造成不同的收縮狀態，使繞結完成后所形成的陶瓷軸20的直徑尺寸均會有微量的頸縮現象產生，尤其是在靠近軸向中央位置處C的頸縮現象相對于軸向兩端者更為明顯(見圖4)。
通過這種粉末冶金成型方法制出的陶瓷軸20，在制作的過程中必須通過控制模具40的尺寸(如模具40的內徑)的方式，確保最后經燒結成型的陶瓷軸粗胚21的平均外徑D(見圖4)仍然略大于最終的陶瓷軸20的外徑d。接著再如圖5所示，利用研磨輪80研磨的方式，略微的修整陶瓷軸粗胚21的外徑，就可達到預定的外徑尺寸d。
最后，完成的陶瓷軸20再與一軸套30配合使用(如圖6所示)，陶瓷軸20中段頸縮處201的外壁面將與軸套30的內壁面32之間形成一含油區間50，可供潤滑油布滿整個含油區間50，有助于陶瓷軸20與軸套30在轉動時的潤滑順暢，而且減少陶瓷軸20與軸套30之間的摩擦阻力。
以上所述的內容，僅為本發明的優選實施例而已，本領域的普通技術人員，在了解本發明的技術方案之后，自然能依據實際的需要，在本發明的引導下將所謂的區段加以擴充或是作排列上的變化，以獲得不同外形的陶瓷軸。因此，凡是依照本發明專利申請的范圍所作的等同變化和修改，均屬本發明專利所涵蓋的范圍。
權利要求
1.一種陶瓷軸，在其軸向方向的不同位置處具有不同直徑，其特征在于所述陶瓷軸(20)的外形由經過燒結工藝處理的陶瓷粉末(60)在其軸向的分布密度決定，所述陶瓷軸(20)在靠近其軸向兩端處的陶瓷粉末(60)的密度較高，而在靠近其軸向中央位置處的密度相對較低。
2.一種制造根據權利要求1所述的陶瓷軸的方法，其特征在于包括以下制造步驟準備陶瓷粉末(60)；準備一中空管狀的模具(40)；在所述模具(40)中填入陶瓷粉末(60)；擠壓生成陶瓷軸粗胚(21)，該操作是從所述模具(40)的兩端擠壓其中的陶瓷粉末(60)，使模具(40)內的陶瓷粉末(60)集結成一軸狀的陶瓷軸粗胚(21)；燒結處理，對所述軸狀的陶瓷軸粗胚(21)加熱，使其中不同區段的陶瓷粉末(60)產生不同的收縮，而形成一種在軸向方向的不同位置處具有不同直徑的陶瓷軸(20)。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于所述陶瓷軸粗胚(21)在靠近其軸向兩端處的陶瓷粉末(60)的密度較高，而在靠近其軸向中央位置處的陶瓷粉末的密度相對較低。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于還包括一研磨修整所述陶瓷軸(20)的外徑的步驟。
全文摘要
本發明涉及一種陶瓷軸及其制造方法，本發明通過粉末冶金的制造技術，能輕易地使制成的陶瓷軸在安裝于一軸套后可與軸套之間形成一含油區間；本發明所披露的陶瓷軸是通過擠壓陶瓷粉末的加工手段，而形成一種在不同區段位置具有不同密度分布的陶瓷軸粗胚，再經燒結處理使其中不同區段的陶瓷粉末產生不同程度的收縮，而制成一種在軸向方向的不同位置處具有不同直徑的陶瓷軸，致使陶瓷軸在安裝于軸套后形成所述的含油區間，有助于減少陶瓷軸與軸套內側壁面的摩擦阻力。
文檔編號F16C3/02GK1676955SQ20041003073
公開日2005年10月5日 申請日期2004年3月31日 優先權日2004年3月31日
發明者周進文 申請人:新巨企業股份有限公司