滑動軸承材料的選用技巧
制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(xiàng)目有:抗壓強(qiáng)度和抗疲勞強(qiáng)度;耐磨性;磨合性;防止與軸頸黏附的摩擦相容性;補(bǔ)償滑動表面初始配合不良的順應(yīng)性;容許硬質(zhì)顆粒嵌藏以減輕軸頸刮傷的嵌入性;導(dǎo)熱性;耐蝕性;加工工藝性;價格等。但至今尚無一種軸承材料能夠完全滿足這些項(xiàng)目的要求,而且各項(xiàng)目又多彼此矛盾。
例如,金屬材料越軟,則順應(yīng)性和嵌入性越好,但強(qiáng)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(qiáng)度也高,但順應(yīng)性和嵌入性差,用這種材料制成的軸瓦要求軸與軸承的對中誤差小。
滑動軸承材料應(yīng)根據(jù)載荷、速度、溫度、潤滑條件和壽命等因素進(jìn)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、塑料、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(diǎn)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(gòu)成的硬顆粒。軟組織具有良好的摩擦相容性、順應(yīng)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(qiáng)度低,只能作軟鋼、鑄鐵或青銅軸承的軸承襯用。
后來,又出現(xiàn)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,后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,應(yīng)用較廣,適用於中速、中載且載荷比較穩(wěn)定的軸承。加入微量元素(如鉻、鈹?shù)?制造高強(qiáng)度巴氏合金,是新的發(fā)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(qiáng)度高,導(dǎo)熱性和耐磨性好,允許工作溫度比巴氏合金高,但順應(yīng)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(qiáng)度高,適用於速度較高、受衝擊載荷的軸承;
鋁青銅強(qiáng)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、硅的黃銅性能優(yōu)於錫青銅。
鋁基合金 有鋁銻鎂合金、鋁錫合金和鋁硅合金。
它們的抗壓強(qiáng)度和抗疲勞強(qiáng)度較高,導(dǎo)熱性和耐蝕性好,價廉,但其摩擦相容性、嵌入性和順應(yīng)性較差,廣泛用於內(nèi)燃機(jī)和壓縮機(jī)軸承。
耐磨鑄鐵 價廉,但減摩性能差,只能用於低速輕載軸承。
塑料 常用的有酚醛樹脂、尼龍、聚四氟乙烯和聚甲醛等。
塑料軸承自潤滑性能好、摩擦係數(shù)小、抗疲勞性能好、吸振能力強(qiáng)、耐蝕性和嵌入性好、能用水或乳化液潤滑,并可節(jié)約有色金屬。但塑料強(qiáng)度比金屬低、耐熱性差、導(dǎo)熱率低、遇油或水有膨脹現(xiàn)象,設(shè)計(jì)時須取較大的軸承間隙。
在塑料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(shù)和提高耐磨性,加入銅粉可提高導(dǎo)熱率和強(qiáng)度。
塑料軸承已在冶金、化工、紡織、食品、儀錶和造船等工業(yè)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(zhì)的水作潤滑劑,富有彈性,有消振作用,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),但導(dǎo)熱性差,工作溫度應(yīng)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(yīng)採用耐油橡膠。
木材 有自潤滑性,成本低,耐蝕性好。
木材制作的軸承可用於要求清潔衛(wèi)生的食品機(jī)械、糧食加工機(jī)械等。
其工作溫度不得高於65℃。鐵梨木、楓木和橡木等硬質(zhì)木材都適於制作木軸承。
碳-石墨 自潤滑性和耐蝕性極好,并能耐400℃高溫,但強(qiáng)度差,需壓裝在鋼套中使用。
這種軸承可在不易潤滑、不允許油臟污、溫度較高或有腐蝕性的環(huán)境中使用。
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