滑动轴承合金选材技术

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：滑动轴承合金用于制造滑动轴承中的轴瓦及轴承衬。图1-37巴氏合金轴瓦滑动轴承合金是以锡或铅为基体的合金，一般称为巴氏合金。

滑动轴承是用以支承轴进行工作的重要部件。与滚动轴承相比，滑动轴承具有承压面积大、工作平稳、无噪声以及拆卸方便等优点，广泛作为机床主轴轴承、发动机轴承以及其他动力设备的轴承。

滑动轴承合金用于制造滑动轴承中的轴瓦及轴承衬。当轴旋转时，轴瓦和轴发生强烈的摩擦，并承受周期性载荷。由于轴的制造成本高，所以应首先考虑使轴的磨损最小，再尽量提高轴承的耐磨性。为此，滑动轴承合金应具备较高的抗压强度、疲劳强度、耐磨性，良好的磨合性，较小的摩擦系数，足够的塑性和韧性，良好的耐蚀性、导热性，较小的热膨胀系数和良好的工艺性。

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图1-37　巴氏合金轴瓦

滑动轴承合金是以锡或铅为基体的合金，一般称为巴氏合金。其牌号为“Z+基体元素符号+主加元素符号+主加元素的质量分数+辅助元素+辅助元素的质量分数”，其中，“Z”是“铸”的汉语拼音首字母。例如，ZSnSb11Cu6表示锑的平均质量分数为11.0%、铜的平均质量分数为6%的锡基轴承合金，图1-37所示为巴氏合金轴瓦。常用的轴承合金除锡基轴承合金、铅基轴承合金外，还有铝基和铜基轴承合金。

1.2.6.1　锡基轴承合金

锡基轴承合金是一种在软基体分布硬质点的轴承合金。它是以锡、锑为基础，并加入少量其他元素的合金。常用的牌号有ZSnSb11Cu6、ZSnSb8Cu4、ZSnSb4Cu4等。

锡基轴承合金热膨胀系数小，磨合性良好，抗咬合性、嵌藏性、耐蚀性、导热性和浇注性能也很好。锡基轴承合金的缺点是疲劳强度较低，工作温度也较低（一般不大于150 °C），价格高。

1.2.6.2　铅基轴承合金

铅基轴承合金是以Pb-Sb为基体的合金，但二元Pb-Sb合金有密度偏析，同时锑颗粒太硬，基体又太软，只适用于制造速度低、载荷小的次要轴承。为改善其性能，要在合金中加入其他合金元素，如Sn、Cu、Cd、As等。常用的铅基轴承合金为ZPbSb16Sn16Cu2，表示锡的质量分数为15%～17%，锑的质量分数为15%～17%，铜的质量分数为1.5%～2.0%，余量为铅的铅基轴承合金。

铅基轴承合金的硬度、强度、韧性都比锡基轴承合金低，但摩擦系数较大，价格便宜，铸造性好。铅基轴承合金常用于制造承受中、低载荷的轴承，但其工作温度不能超过120 °C。

铅基、锡基巴氏合金的强度都较低，为了提高巴氏合金的疲劳强度、承压能力和使用寿命，常把它镶铸在钢的轴瓦（一般用08钢冲压成形）上形成薄而均匀的轴承衬，才能发挥作用。这种工艺称为挂衬，这种结构的轴承称为双金属轴承。

1.2.6.3　铝基轴承合金

铝基轴承合金是以Al为基本元素，Sb或Sn等为主加元素的轴承合金。它具有密度小、导热性好、疲劳强度高和耐蚀性好等优点。铝基轴承合金原料丰富，价格便宜，广泛用于制造高速高载荷条件下工作的轴承。按化学成分将铝基轴承合金分为铝锡系、铝锑系和铝石墨系三类。

（1）铝锡系轴承合金，是一种既有高疲劳强度，又有适当硬度、耐热性和良好耐磨性的轴承合金，在轧制成成品后，经退火使锡球化，获得在较硬的铝基体上弥散分布着较软的球状锡组织。铝锡系轴承合金适用于制造高速、重载条件下工作的轴承。

（2）铝锑系轴承合金，适用于载荷不超过2 000 MPa、滑动线速度不大于10 m/s条件下工作的轴承。

（3）铝石墨系轴承合金，具有优良的自润滑作用和减振作用以及耐高温性，适用于制造活塞和机床主轴的轴承。

铝基轴承合金的缺点是膨胀系数较大，抗咬合性低于巴氏合金。为此，常采用较大的轴承间隙，并采取降低轴与轴承表面的粗糙度值和镀锡的措施来改善其综合性，以减小启动时发生咬合的危险性。

1.2.6.4　铜基轴承合金

铜基轴承合金是以Pb为基本合金元素的铜基合金，也称为铅青铜。由于固态下Pb不溶于Cu，所以铅青铜在室温时的组织是在硬基体铜上均匀分布着软的铅颗粒，极有利于保持润滑油膜，使合金具有优良的耐磨性。此外，铅青铜比巴氏合金更能耐疲劳、抗冲击，承载能力也更强，所以铜基轴承合金可用于制造高速、高载荷下的发动机轴承和其他高速重载轴承。

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