浅谈轴瓦材料的性能与使用

　　摘　要：轴瓦是轴承的重要零件，由于轴瓦或轴承衬与轴颈直接接触，一般轴颈部分比较耐磨，因此轴瓦的主要失效形式是磨损。轴瓦的磨损与轴颈的材料、轴瓦自身材料、润滑剂和润滑状态直接相关，选择轴瓦材料应综合考虑这些因素。
　　关键词：轴瓦材料；性能；使用
　　引言
　　轴瓦是轴承上直接与轴颈接触的零件，因而是轴承的重要组成部分。由于轴颈的材料常用各种不同品种的钢材，因而轴瓦的材料，就应当选用那些与轴颈相互靡擦时，摩擦系数小和磨损少的减摩耐磨材料。
　　1　对轴瓦材料的主要要求
　　对轴瓦材料除应满足摩擦系数小和磨损少的要求外，还应满足下列要求：
　　1.1抗粘着性
　　金属材料组成的摩擦副，相对滑移时可能产生粘着磨损，并在严重时导致肢合的问题，已在第四章中阐明。轴瓦和轴颈的工作情况正是这样。当载荷大、转速高、轴承间隙过小、表面光洁度不高和润滑不足时，轴承更易发生粘着现象。由于不同的材料相匹配时，产生粘着的可能性和程度是不同的，轴颈又一般用钢制造，因而与钢相匹配不易产生粘着的材料，就具备了轴瓦材料的重要特性——抗粘着性。
　　1.2适应性
　　轴承能适应轴的弯曲和其它几何形状误差的能力叫轴承的适应性。硬度低、塑性好和弹性系数低的材料，就具有良好的适应性。
　　1.3容纳异物的能力
　　在摩擦表面间混入异物，如尘土或金属碎屑等，应能嵌入轴瓦材料中而不外露，以使轴颈及轴瓦表面不受磨损，这就是容纳异物的能力。对金属材料来说，适应性好的材料，容纳异物的能力也就好。
　　1.4抗疲劳性
　　在轴承的载荷大小和方向经常变化之处，轴瓦表面所受的压力是不断变化的。多次重复作用的变压力可在材料表层引起裂纹和脱落。抗粘着性和适应性好的材料，一般抗疲劳性都较低。为了改善轴瓦材料的抗疲劳性，对于轴承合金来说，应当尽可能用得薄一些。减薄巴氏合金层的厚度对轴承疲劳寿命提高的影响。
　　1.5强度
　　轴瓦材料应具有足够的抗压强度、疲劳强度和承受冲击的能力。为了提高轴瓦的强度，可采用双金属或三金属的轴瓦结构。
　　1.6抗腐蚀性
　　矿物油润滑剂经长期使用后，会因氧化而生成酸性的肢状沉积物，对轴瓦材料（如镉、铅、锌及铜合金等）有腐蚀作用。轴瓦材料中含有锡的成分时可以减轻腐蚀，采用铝合金轴瓦也有较好的抗腐蚀性。
　　没有一种轴瓦材料能够全面地具备上述性能，因而必须针对各种具体情况，详细进行分析，妥善进行选用。
　　2　常用的轴瓦材料
　　常用的轴瓦材料分金属材料和非金属材料两大类。
　　2.1铸铁
　　普通灰铸铁或加有镍、铬，钛等合金成分的耐磨灰铸铁，或者球墨铸铁，都可以用作轻载低速轴承的轴瓦材料。这些材料中的片状或球状石墨成分在材料表面上复盖后，可以形成一层起润滑作用的石墨层。这是这类材料可以用作轴瓦材料的主要原因。耐磨铸铁表面经磷化处理后，即可形成一多孔性薄层，有助于提高其耐磨性。
　　2.2轴承合金（通称巴氏合金或白合金）
　　轴承合金分两大类：一类是以锡为基本成分，加入适量的锑（4％～14％）和铜（3～8％）而成的，叫做锡基轴承合金，如ChSnSbll一6；另一类是以铅为基本成分，加入适量的锡（Z多达20％）和锑（10％～15％），叫做铅基轴承合金。这两类都是优良的轴瓦材料。相比起来，锡基轴承合金的抗腐蚀能力高，边界摩擦时抗粘着能力强，与钢背结合得比较牢固；而铅基轴承合金的抗腐蚀能力较差，故宜采用不引起腐蚀作用的润滑油，以免导致轴承的腐蚀。
　　轴承合金元素的熔点大都较低，所以只适用于在150℃以下工作。轴承合金强度低，且价格较贵，为丁提高轴瓦强度和节约材料，一般只用来作为双金属或三金属轴瓦的表层材料。
　　2.3铜合金
　　铜合金是传统使用的轴瓦材蚪。常用品种很多，大致可分为：（1）铸造铅青铜；（2）铸造锡锌铅青铜；（3）铸造锡磷青铜如；（4）铸造铝青铜；（5）铸造黄铜。
　　2.4铝合金
　　这是金属轴瓦材料中应用较晚的一个品种。它的强度高，耐磨蚀，导热性良好，但要求轴颈表面有高硬度和高的表面光洁度。轴承的直径问隙也要稍大一些。主要使用的品种有两类：一类是低锡的，含锡6.5％；另一类是高锡的，含锡达20％，可用轧制的办法把它与低碳结合起来制成双金属轴瓦。为了加强铝合金与钢的结合强度，可先在钢表面上轧上一薄层纯铅。
　　2.5陶质金属
　　这是用不同的金属粉末经压制、烧结而成的轴瓦材料。材料是多孔结构的。孔隙约占体积的10％～35％。使用前先把轴瓦在热油中浸渍数小时，使扎隙中充满润滑油，因而通常把这种材料制成的轴承叫含油轴承。它具有自润滑性。工作时，由于轴颈转动的抽吸作用及轴承发热时油的膨胀作用，油便进入摩擦表面起润滑作用；不工作时，因毛细管作用，油便被吸回到轴承内部，故在相当长时间内，即使不添加润滑油仍能很好地工作。如果定期给以供油，则使用效果更佳。但由于其韧性较小，故宜用于平稳无冲击载荷及中小速度情况下。常用的有青铜一石墨、多孔铁质和铁一石墨三种。日前我国已有专门制造含油轴承的工厂，需用时可根据设计手册选用。
　　2.6石墨
　　石墨是一种良好的固体润滑剂。用石墨制出的轴瓦及轴套，靡擦系数小，抗粘着性好，磨损速度很低，不氧化，但其性质很脆，受冲击载荷时易碎。石墨轴瓦的热膨胀系数小，Z好用紧配合压在轴瓦外套中。石墨轴瓦及轴套可以是纯石墨的，它的强度较低；也可以加人塑料、树脂、银、钢或巴氏合金等，以提高强度及改善适应性。
　　2.7其它非金属材料
　　常用的非金属材料除上述石墨外，尚有以下几种：
　　（1）橡胶。主要用于以水作润滑剂且比较脏污之处。
　　（2）酚醛胶布。是棉布，石棉布或其它人造纤维布用酚醛树脂粘合起来的层状结构的材料。抗粘着性好，强度高，对于水、酸和碱，有良好的耐腐蚀性。但其导热性差，故用于火型轴承时应采取特殊的冷却措拖。
　　（3）尼龙。用于低载荷的轴承上。磨损速度低，不须外加润滑剂即可工作。尼龙中加入石墨或二硫化钼时，可以改善其工作性能。
　　3　结语
　　轴瓦是轴承的重要零件，由于轴瓦或轴承衬与轴颈直接接触，一般轴颈部分比较耐磨，因此轴瓦的主要失效形式是磨损。轴瓦的磨损与轴颈的材料、轴瓦自身材料、润滑剂和润滑状态直接相关，选择轴瓦材料应综合考虑这些因素，以提高轴承的使用寿命和工作性能。
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