滑動軸承材料
正文
製造滑動軸承中與軸頸相配的軸瓦和軸承襯的材料。評價滑動軸承材料的主要項目有:①抗壓強度和抗疲勞強度;②耐磨性;③磨合性;④防止與軸頸粘附的摩擦相容性;⑤補償滑動表面初始配合不良的順應性;⑥容許硬質顆粒嵌藏以減輕軸頸刮傷的嵌入性;⑦導熱性;⑧耐蝕性;⑨加工工藝性;⑩價格等。但至今尚無一種軸承材料能夠完全滿足這些項目的要求,而且各項目又多彼此矛盾。例如,金屬材料越軟,則順應性和嵌入性越好,但強度也越低,所以軟金屬材料只能作軸承襯用;硬度高的材料強度也高,但順應性和嵌入性差,用這種材料製成的軸瓦要求軸與軸承的對中誤差小。滑動軸承材料應根據載荷、速度、溫度、潤滑條件和壽命等因素進行選擇。常用的滑動軸承材料有巴氏合金、銅基和鋁基合金、耐磨鑄鐵、塑膠、橡膠、木材和碳-石墨等。巴氏合金 一種以錫、銻、銅為主要成分的低熔點合金,又稱白合金、軸承合金。1839年美國人I.巴比特以這種合金獲得美國專利。合金的基體是錫中溶有銅和銻的固溶體軟組織,其中分布有錫銅銻化合物構成的硬顆粒。軟組織具有良好的摩擦相容性、順應性和嵌入性,硬顆粒具備一定的支承載荷的能力。巴氏合金強度低,只能作軟鋼、鑄鐵或青銅軸承的軸承襯用。後來,又出現以鉛、銻、銅為主要成分的軸承合金。前一種稱為錫基巴氏合金,後者稱為鉛基巴氏合金。錫基巴氏合金價格較高,主要用於高速重載的重要軸承和大型軸承。鉛基巴氏合金的性能不如錫基合金,但價廉,套用較廣,適用於中速、中載且載荷比較穩定的軸承。加入微量元素(如鉻、鈹等)製造高強度巴氏合金,是新的發展方向。
銅基合金 用作滑動軸承材料的銅基合金主要有:以銅、銻為主要成分的黃銅;以銅、錫為主要成分的青銅;以及銅鉛合金(又稱鉛青銅)。銅基合金強度高,導熱性和耐磨性好,允許工作溫度比巴氏合金高,但順應性、嵌入性和摩擦相容性都不如巴氏合金,可用作軸瓦或軸承襯材料。常用的含錫、磷的錫青銅,適用於中速重載或受衝擊載荷的軸承;含錫、鋅、鉛的錫青銅,適用於中速中載的軸承;鉛青銅承載能力大、疲勞強度高,適用於速度較高、受衝擊載荷的軸承;鋁青銅強度很高、耐蝕性好,適用於低速重載軸承。黃銅性能一般不如青銅,但價廉,主要用於低速軸承,但含錳、矽的黃銅性能優於錫青銅。
鋁基合金 有鋁銻鎂合金、鋁錫合金和鋁矽合金。它們的抗壓強度和抗疲勞強度較高,導熱性和耐蝕性好,價廉,但其摩擦相容性、嵌入性和順應性較差,廣泛用於內燃機和壓縮機軸承。
耐磨鑄鐵 價廉,但減摩性能差,只能用於低速輕載軸承。
塑膠 常用的有酚醛樹脂、尼龍、聚四氟乙烯和聚甲醛等。塑膠軸承自潤滑性能好、摩擦係數小、抗疲勞性能好、吸振能力強、耐蝕性和嵌入性好、能用水或乳化液潤滑,並可節約有色金屬。但塑膠強度比金屬低、耐熱性差、導熱率低、遇油或水有膨脹現象,設計時須取較大的軸承間隙。在塑膠中加入某些填料如石墨、二硫化鉬、玻璃纖維等可降低摩擦係數和提高耐磨性;加入銅粉可提高導熱率和強度。塑膠軸承已在冶金、化工、紡織、食品、儀表和造船等工業中使用。
橡膠 嵌入性和耐蝕性極好。橡膠軸承可用混有顆粒雜質的水作潤滑劑,富有彈性,有消振作用,運轉平穩,但導熱性差,工作溫度應低於70℃,否則容易老化。天然橡膠不耐油,需要油潤滑的橡膠軸承應採用耐油橡膠。
木材 有自潤滑性,成本低,耐蝕性好。木材製作的軸承可用於要求清潔衛生的食品機械、糧食加工機械等。其工作溫度不得高於65℃。鐵梨木、楓木和橡木等硬質木材都適於製作木軸承。
碳-石墨 自潤滑性和耐蝕性極好,並能耐400℃高溫,但強度差,需壓裝在鋼套中使用。這種軸承可在不易潤滑、不允許油髒污、溫度較高或有腐蝕性的環境中使用。