從大致上軸承常用材料可以分為金屬材料、多孔質金屬材料和非金屬材料三大類型,而我們日常生活中最為常見的就是金屬材料—軸承鋼。那有關軸承材料都有哪些呢?本公司根據(jù)對軸承材料的了解,分享相關內容,并提供軸承材料常見缺陷以及相應的原因所在,希望對大家有所幫助。
軸承常用材料有:
1、 金屬材料
軸承合金、青銅、鋁基合金、鋅基合金等都被成為金屬材料。其中,軸承合金又稱白合金,主要是鉛、錫、銻或其它金屬的合金,它可以在重載、高速等情況下,強度較小。其原因是因為它的特點,耐磨型好、塑性高、飽和性能好、導熱性好和抗膠合性好及與油的吸附性好。但是,由于它的價格較貴,所以,在使用時,必須澆筑在青銅、鋼帶或鑄鐵的軸瓦上,形成較薄的涂層。
(1)軸承合金(通稱巴氏合金或白合金)
軸承合金是錫、鉛、銻、銅的合金,它以錫或鉛作基體,其內含有銻錫(Sb-Sn)、銅錫(Cu-Sn)的硬晶粒。硬晶粒起抗磨作用,軟基體則增加材料的塑性。軸承合金的彈性模量和彈性極限都很低,在所有軸承材料中,它的嵌入性及摩擦順應性最好,很容易和軸頸磨合,也不易與軸頸發(fā)生咬粘。但軸承合金的強度很很低,不能單獨制作軸瓦,只能貼附在青銅、鋼或鑄鐵軸瓦上作軸承襯。軸承合金適用于重載、中高速場合,價格較貴。
(2)銅合金
銅合金具有較高的強度,較好的減摩性和耐磨性。青銅的性能比黃銅好,是最常用的材料。青銅有錫青銅、鉛青銅和鋁青銅等幾種,其中錫青銅的減摩性最好,應用較廣。但錫青銅比軸承合金硬度高,磨合性及嵌入性差,適用于重載及中速場合。鉛青銅抗粘附能力強,適用于高速、重載軸承。鋁青銅的強度及硬度較高,抗粘附能力較差,適用于低速、重載軸承。
(3)鋁基合金
鋁基軸承合金有相當好的耐蝕性和較高的疲勞強度,摩擦性能亦較好。這些品質使鋁基合金在部分領域取代了較貴的軸承合金和青銅。鋁基合金可以制成單金屬零件(如軸套、軸承等),也可制成雙金屬零件,雙金屬軸瓦以鋁基合金為軸承襯,以鋼作襯背。
(4)灰鑄鐵及耐磨鑄鐵
普通灰鐵或加有鎳、鉻 、鈦等合金成分的耐磨灰鑄鐵,或者球墨鑄鐵,都可以用作軸承材料。這類材料中的片狀或球狀石墨在材料表面上覆蓋后,可以形成一層起潤滑作用的石墨層,故具有一定的減摩性和耐磨性。此外,石墨能吸附碳氫化合物,有助于提高邊界潤滑性能,故采用灰鑄鐵作軸承材料時,應加潤滑油。由于鑄鐵性脆、磨合性差,故只適用于輕載低速和不受沖擊載荷的場合。
2、 非金屬材料
非金屬材料中應用最多的是各種塑料(聚合物材料),如酚醛樹脂、尼龍、聚四氟乙烯等。聚合物的特性是:與許多化學物質不起反應,抗腐蝕能力特別強;具有一定的自潤滑性,可以在無潤滑條件下工作,在高溫條件下具有一定的潤滑能力;嵌入性好;減摩性及耐磨性都比較好。
選擇聚合物作軸承材料時,必須注意下述一些問題:由于聚合物的熱傳導能力只有鋼的百分之幾,因此,必須考慮摩擦熱的消散問題,它嚴格限制著聚合物軸承的工作轉速及壓力值。又因聚合物的線脹系數(shù)比鋼大得多,因此,聚合物軸承與鋼制軸頸的間隙應該比金屬軸承的間隙大。此外,聚合物材料的強度和屈服極限較低,因而在裝配和工作時能承受的載荷有限。又由于聚合物材料在常溫條件下會出現(xiàn)蠕變現(xiàn)象,因而不宜用來制作間隙要求嚴格的軸承。
碳-石墨可作為不良環(huán)境中的軸承材料,其中石墨含量愈多,材料愈軟,摩擦系數(shù)愈小??稍谔迹牧现屑尤虢饘?、聚四氟乙烯或二硫化鉬組分,也可以浸漬液體潤滑劑。碳-石墨軸承具有自潤性,它的自潤性和減摩性取決于吸附的水蒸氣量。碳-石墨和含有碳氫化合物的潤滑劑有親和力,加入潤滑劑有助于提高其邊界潤滑性能。此外,它還可以作水潤滑的軸承材料。
橡膠主要用于以水作潤滑劑且環(huán)境較臟污之處。
木材具有多孔質結構,可用填充劑來改善其性能。填充聚合物能提高木材的尺寸穩(wěn)定性和減少吸濕量,并提高強度。采用木材制成的軸承,可在灰塵極多的條件下工作。
3、 多孔質金屬材料
這是用不同金屬粉末經壓制、燒結而成的軸承材料。這種材料是多孔結構的,孔隙約占體積的10%~35%。使用前先把軸瓦在熱油中浸漬數(shù)小時,使孔隙中充滿潤滑油,因而通常把這種材料制成的軸承叫含油軸承。它具有自潤滑性。工作時,由于軸頸轉動的抽吸作用及軸承發(fā)熱時油的膨脹作用,油便進入摩擦表面間起潤滑作用;不工作時,因毛細管作用,油便被吸回到軸承內部,故在相當長時間內,即使不加潤滑油仍能很好地工作。如果定期給以供油,則使用效果更佳。但由于其韌性較小,故宜用于平穩(wěn)無沖擊載荷及中低速度情況。常用的有多孔鐵和多孔質青銅。多孔鐵常用來制作磨粉機軸套、機床油泵襯套、內燃機凸輪軸襯套等。多孔質青銅常用來制作電唱機、電風扇、紡織機械及汽車發(fā)電機的軸承。我國已有專門制造含油軸承的工廠,需要時可根據(jù)設計手冊選用。
粉末冶金材料是多孔質金屬是一種粉末材料,它具有多孔組織,若將其浸在潤滑油中,使微孔中充滿潤滑油,變成了含油軸承,具有自潤滑性能。多孔質金屬材料的韌性小,只適應于平穩(wěn)的無沖擊載荷及中、小速度情況下。
軸承材料缺陷檢驗及產生原因:
1、偏析:
檢查方法:熱酸洗,50%的工業(yè)鹽酸水溶液、酸洗溫度65~ 80°C酸洗時間為30~40分鐘,然后取出試樣用堿水中和并用80°C熱清水沖洗。在橫截面上,用肉眼或放大鏡觀察。
評定標準: GB/T18254 - 2002中第3級別圖或美國標準ASTM E381的規(guī)定;
產生原因:鋼錠冷凝過程中,由于鋼種合金元素和雜質元素的擴散速度不一致而形成的成份不均的現(xiàn)象。
2、疏松:
檢查方法:熱酸洗,50% 的工業(yè)鹽酸水溶液、酸洗溫度65~ 80°C酸洗時間為30~40分鐘,然后取出試樣用堿水中和并用80°C熱清水沖洗。在橫截面,上,用肉眼或放大鏡觀察。
評定標準: GB/T18254 一2002中第1 2級別圖或美國標準ASTME381的規(guī)定;
產生原因:鋼錠在冷凝過程中,由于體積的收縮而引起的細小孔隙。與鋼錠冷凝速度有很大的關系。根據(jù)孔隙的分布分為- -般疏松和中心疏松兩類。
3、碳化物不均勻性:
檢查方法:淬火試樣,經金相磨拋之后,用4%硝酸酒精進行深腐蝕。碳化物液析在縱向試樣100倍放大后觀察;碳化物帶狀在縱向試樣100倍和500倍結合觀察,根據(jù)碳化物聚集程度、大小和形狀評定;碳化物網狀在橫向試樣放大500后觀察。
評定標準: GB/T1 8254一2002中碳化物液析根據(jù)第9級別圖,碳化物帶狀根據(jù)第8級別圖,碳化物網狀根據(jù)7級別圖或參照德國標準DINSEP1520的規(guī)定;
產生原因:碳化物液析,鋼錠結晶過程中,由于冷速慢,碳的枝晶偏析嚴重形成的一次碳化物。在以后的冷熱加工中難以改變;碳化物帶狀,本質上與碳化物液析一樣,這種一次碳化物晶鍛造、軋制而被破碎成小塊并沿軋制方向成條帶狀分布;碳化物網狀,鋼材在鍛造或軋制冷卻過程,冷卻速度太慢,導致碳化物沿晶界析出成網狀分布。
4、非金屬夾雜物:
檢查方法:試樣經淬火,并經磨拋之后,注意拋光面應與軋制方向一致,在放大100下觀察。
評定標準: GB/T18254一2002中第4級別圖進行評定,也可根據(jù)ASTM E45的規(guī)定進行評定。
產生原因:鋼在冶煉、澆鑄過程中,由于鋼液內各成份間、鋼液和爐氣、容器接觸引起的化學反應而形成的產物,以及鋼液在冷凝過程由于溫度下降、溶解度減小析出的非金屬產物。根據(jù)夾雜物的種類,可分為:A型(硫化物)、B型(氧化鋁)、C型(硅酸鹽)、D型(點狀不變形)以及Ds類(大顆粒夾雜物(直徑大于13μm的夾雜)。
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