傳統(tǒng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承的材料多是M50。1980年代,在M50基礎(chǔ)上發(fā)展出M50NiL,它添加了鎳,降低了碳,是一種表面滲碳鋼。兩則的主要成分如下圖。M50NiL的表面硬度可達(dá)60~64HRC。
圖、M50和M50NiL成分一覽圖
航空發(fā)動(dòng)機(jī)為了保證軸承在高DN值、高溫和負(fù)荷下工作,它的內(nèi)、外環(huán)和滾子的材料硬度都不小于RC58,不然軸承就會(huì)出現(xiàn)“壓傷”損壞。隨著工作溫度的提升,材料的硬度也會(huì)逐漸下降。通常使用最普遍的是SAE 52100軸承鋼,當(dāng)工作環(huán)境超過(guò)175攝氏度時(shí),硬度就低于RC58,這已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代航發(fā)主軸承的需求,如下圖所示,高溫軸承鋼WB-49的最大使用溫度可達(dá)537攝氏度。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和渦輪前燃?xì)鉁囟热找嫠疂q船高,主軸承的工作溫度也不斷提升。軸承工作的溫度范圍相當(dāng)寬泛,它即要求能在-55攝氏度容易啟動(dòng),還要在高溫下正常工作,還需要適應(yīng)停車后的溫度變化。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停車后,冷卻軸承的滑油循環(huán)系統(tǒng)停止工作,渦輪葉片、輪盤和軸的殘余熱量也逐漸傳導(dǎo)到渦輪軸承上,它的溫度隨著停車時(shí)間的增加而逐漸提升。一般在停車40分鐘后,渦輪軸承的溫度還能高出正常工作溫度100~150攝氏度。
當(dāng)軸承工作溫度低于175攝氏度時(shí),可采用普通的SAE52100軸承鋼。MHT軸承鋼是在SAE52100中添加1.3%的鋁,它的工作溫度可提升到260攝氏度。M-50適用溫度在170~315攝氏度。M1和M2在500攝氏度時(shí)硬度還能滿足要求,但這也達(dá)到它們抗氧化性能的極限。WB-49滲碳鋼雖然高溫性能好,可以在537攝氏度工作,但是目前的制造工藝還不足以做出可靠的滾珠,而只能用來(lái)做內(nèi)、外環(huán)。滾珠則采用M1材質(zhì)。
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