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　　工业技术 SCIENCE＆TECHNOL0GY ． 2 0。 1 2 N O， ． 。2 7． Ij{圆 滑动轴承材质研究① 张 宏 林 ( 西安 思源学 院 陕西 西安 710038) 摘 要 ：分析 了滑 动轴承 对材料 性 能的要 求 ，介绍 了几种 常见的 油润滑和水 润滑轴承材 料 ，为滑 动轴承 材质选 择提 供借鉴和参 考 。 关键 词 ：水 润滑 油润滑 滑动轴承 材质 中图 分 类 号 ：THI17 ．1 文 献标 识 码 ：A 文章编 号 ：1672- - 3791(2012)09(e)- - 0057- - 02 滑 动 轴 承 是 一 种 重 要 机 械 元 件 ，它用 来支承 回转类轴类零件并使 承载面 间能作 相对滑动 。其优 点为 ：构造简单、拆装方便 、 运转平 稳 、...

　　工业技术 SCIENCE＆TECHNOL0GY ． 2 0。 1 2 N O， ． 。2 7． Ij{圆 滑动轴承材质研究① 张 宏 林 ( 西安 思源学 院 陕西 西安 710038) 摘 要 ：分析 了滑 动轴承 对材料 性 能的要 求 ，介绍 了几种 常见的 油润滑和水 润滑轴承材 料 ，为滑 动轴承 材质选 择提 供借鉴和参 考 。 关键 词 ：水 润滑 油润滑 滑动轴承 材质 中图 分 类 号 ：THI17 ．1 文 献标 识 码 ：A 文章编 号 ：1672- - 3791(2012)09(e)- - 0057- - 02 滑 动 轴 承 是 一 种 重 要 机 械 元 件 ，它用 来支承 回转类轴类零件并使 承载面 间能作 相对滑动 。其优 点为 ：构造简单、拆装方便 、 运转平 稳 、能 承受较 大的 冲击 负荷 。缺点 是 ：不易润 滑和散热 、较 易磨损 、功率的损 失较 大。为了减 少摩擦和磨损 ，轴承必须工 作在 有 良 好的 润滑 状 态 下 。然 而 ，一 些 外在 扰动 会 使 轴 承 与 轴 颈 在 滑动 过程 中局 部 直 接接触 ，使其处 于边 界润滑或混 合润滑状 态 ，那 么 必 须 通 过 选 择 良好 的 滑 动 轴 承 材 料来 弥补润滑条件 的缺 陷与不足⋯ 。 1 滑动轴承材料性能要求 理 想 的 滑 动 轴 承 材 料 应 具 有 以 下 性 能 ：( 1)耐磨性 ：材料抵抗磨 损的能力，与材 料的硬度 有关 ，材料 的机械强度越 大越不 容易磨损 。(2)减摩性 ：材料摩擦阻力应比较 小，否则会产生较大的摩擦 功耗 。( 3)抗胶合 性 ：防止轴 承和轴 颈表面 因承 载力过大或 高 温 产 生 互 相 咬 粘 或 烧 伤 的 能 力 ，胶 合 分 为冷胶合和热胶合。(4)跑合性 ：依靠表层的 弹塑 性 变 形 来 补 偿 滑 动表 面 因粗 糙 度 等 原 因造成 的初始配 合不 良的性能 ，塑形好的 软金属有 良好的跑合性 。(5)承载能力 ：材料 在低的摩 擦系数和 适度磨 损量 时 ，能承受 最大载荷 的能力。(6)可嵌 入性 ：材料在硬质 颗粒的 作用下产 生局部塑性 变形的能力 ， 较软 的 材 料 嵌 入 性 好些 。(7)抗疲 劳 性 ：指 材 料 在 变 载 荷 的 作 用 下 抵 抗 疲 劳破 坏 的 能 力 ，抗疲 劳性 与轴承的表面 粗糙度和缺陷 有关。(8)耐蚀性 ：主要是指化学稳定性 ，材 料抵抗 腐蚀破坏 作用的能 力 ，由材料的成 分、化学性能、组织形态等决定 。(9)亲油(水) 性 ：指 润滑液在 工作表面上形 成边界膜的 能 力 ，主 要 与 材 料 的 化 学 成 分 有 关 。 上 述 滑 动 轴 承 材 料 的 各 种 性 能 很 难 同 时 满 足 ，因 此 必 须 根 据 其 使 用 条 件 进 行 合 理 的 选 择 。 2 油润滑滑动轴承材料 现 代 油 润 滑 轴 承 材 料 主 要 有 以 下 几 种 ：巴氏合金 ；铜合金 ；铝 合金 ；多孔金属和 非 金 属 材 料 。 2 ．1 巴氏合金 巴 氏 合 金 分 为 锡 基 (Sn．Sb-CuPb) 和铅 基 (PbSnCu) 两 种 ，均 属软 质 低 熔 点 材 料 ， 具有优 良的抗咬 合性 、减摩性 、可嵌入性和 跑 合 性 。然 而 其 承 载 能 力 、耐 热和 耐 疲 劳 性 能 较 差 】。巴氏 合 金 在 低 载 、高 速 条 件 下 应 用广泛 。巴氏合金滑 动轴承大 多采用双金 属制成 ，轴承背部采用硬度高 、弹性好 的钢 带 ，钢带 内表面浇铸一层0 ．1 ～0 ．3r a m的巴 氏合金内衬 ，并制成半瓦 ，可以直接安 放干 直 径 尺 寸 配 套的 轴 承 座 中 ，安 装使 用 便 利 。 2 ．2 铜合金轴承材料 铜 合 金 材 料是 目前 使 用 最 多 的 轴 承 材 料 ，其 具 有 承 载 能 力 强 、疲 劳 强 度 高 、热 传 导性好 、耐 热性好等优点。常用的铜合金主 要 由铜 ，铅 ，锡元素组成 ，其 中铅青铜和铜 铅合金是 最常用的铜合金轴承材料【3]。铅青 铜 可 通 过 改 变 Sn 含 量 来 调 整 、控 制 材 料 的 强度和 耐磨性 。常 用的铅青铜滑 动轴承材 料 有 Cu一10Sn一10Pb 和 Cu一3Sn~ 3Pb 。铜 铅 合 金可在 较硬的铜基母 材中复 合软 质的铅 ， 并使铅 在铜合金基体 中的分 布均匀细小 ， 铅的含量直接决定了材料的 硬度和承载能 力 。硬 质 的 铜 合 金 大 都 具 有 优 良 的耐 磨 性 和抗疲 劳性 ，但跑合性 、可嵌 入性差 。对 此 可将铅、铟、锡等软质金属采用电镀方法沉 积在铜 合金轴承材料 的表面 ，满足高速运 转轴承 的需要。 2．3 铝合金轴承材料 铝 合金具 有 良好 的可成 型性 、可焊接 性 、可 机加工性能 ，同时具 有中等强度 。铝 基 滑 动轴 承材 料种 类较 多 ，按 其所 含元 素 及 含 量 的不 同可分 为 高锡 铝 合 金 (Sn 20 ％) ， 低 锡 铝 合金 (s n 6％) ；中锡 铝 合金 (6％ Sn 20％) ，铝(锡)硅合金。高锡铝合金轴 承材 料 (Al-20Sn) 是铝合金轴承材料的基础性 配 方 ，其 承载能力高 、跑 合性 能好 ，不需表 面 涂附 层 。A 1一SnSi 系合金材 料是铝合 金轴 承材料的主流，它在 Alsn 合金基体 中弥散 析 出 si 粒 子 ，材 料 的 跑 合 性 能 进 一 步 得 到 提 高 ，抗 胶 合性 能 、耐 疲 劳 性 能 亦 增 强 。在 A 1一Sn．Si 中加 入 Cu 、C r ，通过 热 处 理方 法 ， 可以改善 Si 粒子 的大小与分布 ，进一步提 高 A1 sn．si 系列合金轴承材料 的性能 。 2 ．4 自润滑轴承材料 自润滑材 料又可 称为 固体润滑 剂 ，石 墨 、Mos，和聚四氟乙烯 (PTFE) 树脂材料是 使用较 多的 自润滑材 料 ，摩擦性 能非常优 异 。其 中树脂 材料 的热传 导性 差 、不 耐高 温 、机械强度低 ，但可铺敷在烧结有铜粉 的 钢 板 上 制 成 金 属 ～塑 料 3层 复 合 材料 ，经轧 ①作者 简介 ：张宏林(1972一) ，男，工程师 ，硕士 ，主要从事数控机床的教学与科研工作 。 制 、卷 制成 薄 壁 复 合 轴承 ，在 高 速 、低 载 、无 油或 少 油 润滑 状 态 下 得 到 了广泛 的应 用 ⋯。 另外也可将二硫 化钼粉 、石墨粉 等增强体 添加到表层树脂材料 中，以提高承 载能力 与耐磨性能 ，获得更好的综合性能 。 固体 自润滑涂 层材料 主要有 两种 ：一 是具 有 高硬 度 、耐磨 损 、耐 高温 、的 陶瓷 ( ，O 、SiC 、TiC 、TiN) 。二 是 新 型 碳 系 材 料 ，如超微细的金刚石基团(C ) ，摩擦学性 能更好 的类金刚石碳 (DLC) 。 3 水润滑滑动轴承材料 现代科学技术的高速发展，迫切需要进 一步提高轴承的转速和承载力。对于油润滑 来讲 ，即使滑动轴承完全工作在 流体润滑状 态，其 Ⅳ值也很难超过3×106 mm ．r／r a in 。 这是因为在油膜所处的微小间隙内，油液的 内摩擦发热极大，很难及时排出，造成轴承温 度居 高不 下 ，限制 了主 轴转 速 的 提升 。 那 么 采 用 水 润 滑 ，由于 水 的 粘 度 很 低 (20℃时水的动力粘度只有约10一 Pa ．S ) ，则 可 大大 降 低 轴 承 润 滑 薄膜 的 内摩 擦 力 和 温 升 ，采用水润滑不 失为提高主轴 转速的新 思 路 。 新思路 带来的新 问题是 ，相 同承 载力 下 ，水膜的厚度大约 只有油膜 厚度的1／8 ， 如此微小的 间隙很难产生完全 流体 润滑 ， 因此要求水润滑滑动轴承材料除 了具备以 上 对 滑 动 轴 承 的 一 般 性 要 求 外 ，还 应 突 出 以下特性 ：( 1)水润滑材料 自身应具有一定 的亲水性(水 不含有极性分子) ，以产生有效 润滑作用的表面吸附物 。(2) 轴承材料应具 有一定的硬度 ，较高的耐磨性或减磨性 。(3) 纯水的导 电性比普通润滑油高数亿甚至数 百 亿 倍 ，会 使 绝 大 多 数 金 属 材 料 发生 电 化 学腐蚀 ，也会使高 分子化学材料 产生 化学 老 化 ，因 此 轴 承材 料 的 耐 腐 蚀 性 受 到 严 峻 考 验 。 常用 的水润滑 轴承的材料 有 金属 、塑 料 、橡胶 、陶 瓷 等 几 类 。 ( 1)金 属 材 料 。 金属材 料亲水性 普遍差 ，很难 形成润 滑水膜使轴承 工作于流体润滑 状态 ，因此 不太适合作水润滑轴 承材料 。但 由于金属 硬度高 ，耐磨性很好 ，因此在高负荷 、低转 速 的 边 界 润 滑 条 件 下 得 到 很 多 应 用 ，在 混 有 杂物 的 场 合 也 应 用 很 多 ，只 是 在 这 些 场 + 士 浓 、T1 0 n l亡 h I 厂、匕 口 T 亡 r 、u In I n v l l 亡 n 口 h ^ ^ T I n h