轴承材料.docx

1、轴承材料轴承材料轴瓦和轴承衬的材料统称为轴承材料。对轴承材料性能的要求是由轴承失效形式决定的。对轴承材料性能的要求良好的减摩性、耐磨性和抗咬粘性 减摩性是指材料副具有低的摩擦系数。耐磨性是指抗磨性能（通常以磨损率表示）。抗咬粘性是指材料的耐热性和抗粘附性。良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性 摩擦顺应性是指材料通过表层弹塑性变形来补偿轴承滑动表面初始配合不良的能力。嵌入性是指材料容纳硬质颗粒嵌入，从而减轻轴承滑动 发生刮伤或磨粒磨损的性能。磨合性是指轴瓦与轴颈表面经短期轻载运转后，易于形成相互吻合的表面粗糙度。足够的强度和抗腐蚀能力。良好的导热性、工艺性、经济性等。 应该指出，没有一种轴承材料能够

2、全面具备上述性能，因而必须针对各种具体情况，仔细进行分析后合理选用。常用轴承材料轴承材料分三大类：1）金属材料，如轴承合金、铜合金、铝基合金和铸铁等；2）多孔质金属材料；3）非金属材料，如工程塑料、碳石墨等。下面择其主要者略作介绍。轴承合金（通称巴氏合金或白合金）轴承合金是锡、铅、锑、铜的合金，它以锡或铅作基体，其内含有锑锡（SbSn）、铜锡（CuSn）的硬晶粒。硬晶粒起抗磨作用，软基体则增加材料的塑性。轴承合金的弹性模量和弹性极限都很低，在所有轴承材料中，它的嵌入性及摩擦顺应性最好，很容易和轴颈磨合，也不易与轴颈发生咬粘。但轴承合金的强度很很低，不能单独制作轴瓦，只能贴附在青铜、钢或铸铁轴瓦

3、上作轴承衬。轴承合金适用于重载、中高速场合，价格较贵。铜合金铜合金具有较高的强度，较好的减摩性和耐磨性。青铜的性能比黄铜好，是最常用的材料。青铜有锡青铜、铅青铜和铝青铜等几种，其中锡青铜的减摩性最好，应用较广。但锡青铜比轴承合金硬度高，磨合性及嵌入性差，适用于重载及中速场合。铅青铜抗粘附能力强，适用于高速、重载轴承。铝青铜的强度及硬度较高，抗粘附能力较差，适用于低速、重载轴承。铝基合金铝基轴承合金有相当好的耐蚀性和较高的疲劳强度，摩擦性能亦较好。这些品质使铝基合金在部分领域取代了较贵的轴承合金和青铜。铝基合金可以制成单金属零件（如轴套、轴承等），也可制成双金属零件，双金属轴瓦以铝基合金为轴承衬

4、，以钢作衬背。灰铸铁及耐磨铸铁普通灰铁或加有镍、铬 、钛等合金成分的耐磨灰铸铁，或者球墨铸铁，都可以用作轴承材料。这类材料中的片状或球状石墨在材料表面上覆盖后，可以形成一层起润滑作用的石墨层，故具有一定的减摩性和耐磨性。此外，石墨能吸附碳氢化合物，有助于提高边界润滑性能，故采用灰铸铁作轴承材料时，应加润滑油。由于铸铁性脆、磨合性差，故只适用于轻载低速和不受冲击载荷的场合。 多孔质金属材料这是用不同金属粉末经压制、烧结而成的轴承材料。这种材料是多孔结构的，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，使孔隙中充满润滑油，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

5、时，由于轴颈转动的抽吸作用及轴承发热时油的膨胀作用，油便进入摩擦表面间起润滑作用；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低速度情况。常用的有多孔铁和多孔质青铜。多孔铁常用来制作磨粉机轴套、机床油泵衬套、内燃机凸轮轴衬套等。多孔质青铜常用来制作电唱机、电风扇、纺织机械及汽车发电机的轴承。我国已有专门制造含油轴承的工厂，需要时可根据设计手册选用。非金属材料非金属材料中应用最多的是各种塑料（聚合物材料），如酚醛树脂、尼龙、聚四氟乙烯等。聚合物的特性是：与许多化学物质不

6、起反应，抗腐蚀能力特别强；具有一定的自润滑性，可以在无润滑条件下工作，在高温条件下具有一定的润滑能力；嵌入性好；减摩性及耐磨性都比较好。选择聚合物作轴承材料时，必须注意下述一些问题：由于聚合物的热传导能力只有钢的百分之几，因此，必须考虑摩擦热的消散问题，它严格限制着聚合物轴承的工作转速及压力值。又因聚合物的线胀系数比钢大得多，因此，聚合物轴承与钢制轴颈的间隙应该比金属轴承的间隙大。此外，聚合物材料的强度和屈服极限较低，因而在装配和工作时能承受的载荷有限。又由于聚合物材料在常温条件下会出现蠕变现象，因而不宜用来制作间隙要求严格的轴承。碳石墨可作为不良环境中的轴承材料，其中石墨含量愈多，材料愈软，

7、摩擦系数愈小。可在碳石墨材料中加入金属、聚四氟乙烯或二硫化钼组分，也可以浸渍液体润滑剂。碳石墨轴承具有自润性，它的自润性和减摩性取决于吸附的水蒸气量。碳石墨和含有碳氢化合物的润滑剂有亲和力，加入润滑剂有助于提高其边界润滑性能。此外，它还可以作水润滑的轴承材料。橡胶主要用于以水作润滑剂且环境较脏污之处。木材具有多孔质结构，可用填充剂来改善其性能。填充聚合物能提高木材的尺寸稳定性和减少吸湿量，并提高强度。采用木材制成的轴承，可在灰尘极多的条件下工作。常用金属轴承材料性能见常用金属轴承材料性能表，常用非金属和多孔质金属轴承材料性能见常用非金属和多孔质金属轴承材料性能表.常用金属轴承材料性能轴承材料最

8、大许用值最高工作温度/()轴 颈硬度/（HBS）性能比较备 注p/(MPa)v/(m/s)pv/(MPa.m/s)抗咬粘性顺应性嵌入性耐蚀性疲劳强度锡锑轴承合金ZSnSb11Cu6ZSnSb8Cu4平稳载荷15011115用于高速、重载下工作的重要轴承，变载荷下易于疲劳，价贵。258020冲击载荷206015铅锑轴承合金ZPbSb16Sn16Cu21512101501501135用于中速、中等载荷的轴承，不易受显著冲击。可作为锡锑轴承合金的代替品。ZPbSb15Sn5Cu3Cd2585锡青铜ZCuSn10P1(10-1锡青铜)1510152803004003511用于中速、重载及受变载荷的轴承

9、。ZCuSn5Pb5Zn5(5-5-5锡青铜)8315用于中速、中载的轴承。铅青铜ZCuPb30(30铅青铜)2512302803003442用于高速、重载轴承，能承受变载荷冲击。铝青铜ZCuAl10Fe3(10-3铝青铜)154122803005552最宜用于润滑充分的低速重载轴承。黄铜ZCuZn16Si4(16-4硅黄铜)122102002005511用于低速、中载轴承。ZCuZn40Mn2(40-2锰黄铜)101102002005511用于高速、中载轴承，是较新的轴承材料，强度高、耐腐蚀、表面性能好。可用于增压强化柴油机轴承。铝基轴承合金2%铝锡合金283514-1403004312三元

10、电镀合金铝-硅-镉镀层1435-1702003001222镀铅锡青铜作中间层，再镀1030m三元减磨层，疲劳强度高，嵌入性好。银镀层2835-1803004002311镀银，上附薄层铅，再镀铟。常用于飞机发动机、柴油机轴承。耐磨铸铁HT3000.1630.750.34.51501504511宜用于低速、轻载的不重要轴承，价廉。灰铸铁HT150HT2501420.5_-4511注：1.pV为不完全液体润滑下的许用值。2性能比较：15依次由佳到差。常用非金属和多孔质金属轴承材料性能轴承材料最大许用值最高工作温度/t()备 注p(MPa)V/(m/s)pV/(MPa.m/s)非金属材料酚醛树脂411

11、30.18120由棉织物、石棉等填料经酚醛树脂粘结而成。抗咬合性好，强度、抗振性也极好，能耐酸碱，导热性差，重载时需用水或油充分润滑，易膨胀，轴承间隙宜取大些。尼龙1430.11(0.05m/s)0.09(0.5m/s)0.09(5m/s)90摩擦系数低，耐磨性好，无噪声。金属瓦上覆以尼龙薄层，能受中等载荷。加入石墨、二硫化钼等填料可提高其力学性能、刚性和耐磨性。加入耐热成分的尼龙可提高工作温度。聚碳酸酯750.03(0.05m/s)0.01(0.5m/s)0.01(5m/s)105聚碳酸酯、醛缩醇、聚酰亚胺等都是较新的塑料。物理性能好。易于喷射成型，比较经济。醛缩醇和聚碳酸酯稳定性好，填充石

12、墨的聚酰亚胺温度可达280。醛缩醇1430.1100聚酰亚胺-4(0.05m/s)260聚四氟乙烯31.30.04(0,05m/s)0.06(0.5m/s)280时，有少量有害气体放出），但成本高，承载能力低。用玻璃丝、石墨为填料，则承载能力和pV值可大为提高。PTFE织物4000.80.9250填充PTFE1750.5250碳-石墨4130.5(干)5.25（润滑）400有自润滑性及高的导磁性和导电性，耐蚀能力强，常用于水泵和风动设备中的轴套。橡胶034505365橡胶能隔振、降低噪声、减小动载、补偿误差。导热性差，需加强冷却，温度高易老化。常用于有水、泥浆等的工业设备中。多孔质金属材料多孔铁(Fe 95%,Cu 2%,石墨和其它3%）55（低速，间歇）21（0.013m/s)4.8(0.510.76m/s)2.1(0.761m/s)7.61.8125具有成本低、含油量多、耐磨性好、强度高等特点，应用很广。多孔青铜27（低速，间歇）14（0.013m/s)3.4(0.510.76m/s)1.8(0.761m/s)41.6125孔隙度大的多用于高速轻载轴承，孔隙度小的多用于摆动或往复运动的轴承。长期运转而不补充润滑剂的应降低pV值。高温或连续工作的应定期补充润滑剂。