轴承三大常见材料性能对比:金属、多孔质金属与非金属材料

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机械运转中,轴承是关键构成,材料差异会决定其功能表现,所以各行各业选用的轴承种类不一,构成材质也各不相同,基于对轴承常用材料的基本认知,现就其三种主要材质的特性差异进行说明。

轴承通常采用三种材质制造,分别是金属成分,具备孔隙特性的金属物质以及非金属成分。

一、金属材料

轴承金属材料主要包括:轴承合金、铜合金、铝基合金和铸铁等。

1、轴承合金:

它又叫做锡基合金或铅基合金,主体成分是锡,也有铅,整体表现优异,但抗磨损能力不强,经常被铸造成轴承材料,然后安装到钢铁类的轴套上,造价相对较高

2、铜合金:

主要涉及锡青铜,它适用于中速、中载或重载条件,同时也有铝青铜,它适用于低速重载环境,另外还有铅青铜,它适用于高速重载工况。

3、铸铁:

属于轻载、低速的轴瓦材料。

二、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。

这种材料具有孔隙构造,其中空隙占总体积的比例在百分之十到百分之三十五之间。在应用之前,需要将轴瓦在热油里浸泡数个钟头,以便让孔隙内部填满润滑脂,因此人们通常把这类材料制成的轴承称作储油轴承。

它具备自动润滑功能。操作时,轴颈的旋转会产生吸力,同时轴承温度升高导致油液膨胀,这些因素促使油进入摩擦区域发挥润滑效果;停用时,毛细现象会使油自动回流至轴承内部,因此无需频繁加油,仍能长时间稳定运行。这种多孔金属材料的延展性较差,仅适合在无震动、中低速的稳定工况下使用。

三、非金属材料

轴承的复合材料成分涵盖:塑料、橡胶以及尼龙之类。这些材料具备:抗磨损能力强,耐化学侵蚀,但承压能力有限,且高温下易变形。

轴承常用材料性能比较:

好的轴承材料需具备以下几点

1、 摩擦相容性

轴径和轴瓦相接时,要避免粘着和出现边缘润滑,这关乎性能。决定摩擦副摩擦匹配度的材料方面,包括以下几点:

(1)成副材料冶金上构成合金的难易程度。

(2)材料与润滑剂的亲和能力。

(3)成副材料在无润滑状态下的摩擦因数。

(4)材料的微观组织。

(5)材料的热导率。

多孔质金属材料轴承特点_冲压轴承的材料_轴承金属材料性能对比

(6)材料表面大小和氧化膜的特性。

2、 嵌入性

材料能够阻止润滑剂中的异物硬质颗粒嵌入,从而避免产生刮擦或者(和)磨粒式损耗的性质。对于金属材质来说,硬度较小且弹性模量较低的材料,其嵌入性能较为出色,但非金属材质则不一定,比如石墨碳,尽管弹性模量不高,其嵌入性能却欠佳。滑动轴承常常采用较软材质与较硬材质形成摩擦面,一般选用较软材质来制作轴瓦。

3、磨合性

轴径和轴瓦相互配合时,需要降低加工的偏差、同轴性误差以及表面光洁度指标,让接触变得均匀,以此减少摩擦和磨损。

4、 摩擦顺应性

材料依靠表面弹性与塑性形变来弥补滑动接触处最初的匹配缺陷,同时适应轴的弯曲特性。弹性模数较小的材质,其适应能力更为出色。

5、 耐磨性

作为辅助性能体现抗磨损能力。依据既定磨蚀标准,通过磨耗系数或磨蚀程度、磨耗值的反向指标来衡量抗磨特质。

6、 抗疲劳性

材料在反复受力时的耐久性表现。工作环境温度里,轴承套圈的坚韧程度、坚硬程度、抗震动能力以及内部构造的整齐程度,对耐久性影响很大。表面磨合能力强的材料,往往耐久性表现不佳。

7、 耐蚀性

材料耐腐蚀性能如何。润滑油在空气中运用时会慢慢氧化,形成酸性成分,并且多数润滑油里含有极压成分,这些成分会侵蚀轴承材质,所以轴承材质必须拥有抗腐蚀本领。

8、耐气蚀性

固体在液体中移动时,若液体里的气泡在固体邻近处溃灭,便会形成局部性冲击高压或局部性高温,从而造成气蚀损伤现象。衡量材料抗御气蚀损伤性能的指标叫做耐气蚀性能。一般来说,铜锡合金、锑基轴承合金以及铝锌硅合金的抗气蚀性能较为优越。

9、 抗压强度

承受单向载荷而不被挤坏或尺寸不变化的能力。

10、良好的尺寸稳定性

滚动轴承属于精密机械部件,其精确度采用微米计量。经过长久存放或运用,内部构造转变或受力情况波动,会造成轴承规格的偏移,使其失去原有准确度。所以,为维持轴承的规格准确,轴承用钢必须具备优良的抗尺寸变形能力。

11、 良好的防锈性能

制造滚动轴承需要经过很多道步骤,每一步都要耗费不少时间,部分半成品或者最终零件在安装前还要存放很长时间,这就导致轴承部件在生产环节或者储存期间很容易产生锈迹,尤其是在有水汽的环境下。基于这个原因,对轴承用钢的防腐蚀能力提出了很高标准。

12、 良好的工艺性能

滚动轴承制造时,零件需历经多个冷热加工步骤。因此轴承钢必须具备优良的制作特性,包括易于冷热成型,方便切削磨削,以及适合热处理等方面,这样才能满足滚动轴承大规模、高效率、低成本且高品质的生产要求。