解读内燃机轴瓦的合金材料
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滑动轴承其功能是支承载荷和相互滑动。滑动轴承可分为增摩和减摩二种，内燃机曲轴滑动轴承是减摩的，其轴瓦合金层必须是低摩擦因数材料，亦减少轴承的摩擦与磨损。合金轴瓦是发动机重要的摩擦副。制造滑动轴承的轴瓦及其内衬的耐磨合金称为轴承合金，又称滑动轴承合金、轴瓦合金。 图1 轴承合金的理想组织示意图
滑动轴承的作用既是支承旋转部件又承受燃气压力运动部件的惯性力，另外还要承受由于摩擦而产生的热负荷。轴瓦在轴承上，直接与轴相接触的部分，承受载荷并且与轴具有相对运动，为减少摩擦、磨损，对轴瓦材料提出各种要求，除要求摩擦副间摩擦因数小，耐磨外还应满足以下几点：应具有足够的抗压强度、抗疲劳强度和承受冲击的能力。 轴被轴承支承的部分称为轴颈，与轴颈相配的零件称为轴瓦，做成整圆筒形的轴瓦称为轴套，装轴瓦的部分总称壳件，其上半部称为轴承盖，下半部称为轴承座。盖和座用螺柱联接，两者的接合面由止口或销钉定位，并可放置不同厚度的垫片以调节轴承间隙。 内燃机的轴瓦是内燃机滑动轴承中的滑动部件，其形状为瓦状的半圆柱面，称为轴瓦。由于内燃机轴的重量较重，不能采用滚动轴承，只能采用滑动轴承。多数轴承的接合面是水平的，也有倾斜的，以适应载荷方向接近垂直于接合面的要求。为便于润滑油进入摩擦面之间，轴承盖上开有注油孔，轴瓦上有分配润滑油的轴向油槽。轴承盖和座大多用铸铁制造，承受载荷大的采用铸钢或钢板焊接结构。 径向滑动轴承有剖分式、整体式、凸缘式和自位式等几种型式。剖分式轴承的轴承盖可以启开，便于装入轴颈，轴瓦磨损后便于调整轴承间隙。整体式轴承构造简单，但轴颈必须从某一端装入，磨损后无法调整间隙。凸缘式轴承的安装面垂直于轴承中心线。自位式轴承能自动调整轴线，以适应轴的挠曲变形。径向滑动轴承的内孔直径称为轴承直径。轴瓦的轴向尺寸称为轴承宽度。轴承宽度与轴承直径之比称为宽径比，一般取0.4～1.5，为减小轴向尺寸（如在内燃机中）也有取到0.25的。 滑动轴承中轴瓦与内衬直接与轴颈配合使用，相互间有摩擦，而且还要承受交变载荷和冲击载荷的作用。由于轴是机器上的重要零件，其制造工艺复杂，成本高，更换困难，为确保轴受到最小的磨损，轴瓦的硬度应比轴颈低得多，必要时可更换被磨损的轴瓦而继续使用轴。 滑动轴承应有足够的抗压强度和抗疲劳性能；良好的减摩性（摩擦因数要小）；良好的储备润滑油的功能；良好的磨合性；良好的导热性和耐蚀性；良好的工艺性能；使之制造容易，价格便宜。一种材料无法同时满足上述性能要求，可将滑动轴承合金用铸造的方法镶铸在08钢的轴瓦上，制成双金属轴承。 内燃机滑动轴承材料是制造轴瓦、轴套等零件的材料，这些零件是直接与轴或轴颈配合的摩擦偶件，滑动轴承材料必须具有良好的减摩性、耐磨性、嵌藏性、顺应性、耐腐蚀性及足够的承载能力，以减小摩擦磨损，延长轴承的使用寿命。轴瓦用减摩性良好的滑动轴承材料制造，包括金属材料（如铜合金、铝合金和巴氏合金等）和非金属材料（如塑料、石墨、橡胶和木材等）。 有些减摩性较好的金属材料强度低（如巴氏合金），只在材料强度较高的轴瓦表面上浇铸一层，称为轴承衬。支撑轴承衬的部分称为轴承衬背，常用软钢、铸铁或青铜制造。为进一步改善轴承衬表面性能，可在其表面镀上减摩性更好的薄层金属（如铟）。这样由多层不同金属材料制造的轴瓦称为多层金属轴瓦。内孔形状基本不受轴承座孔形状影响的轴瓦称为厚壁轴瓦；内孔形状主要取决于轴承座孔形状的轴瓦称为薄壁轴瓦。在内燃机、空气压缩机等大批量生产的机器中广泛采用薄壁轴瓦。 评价滑动轴承材料的主要项目(指标)包括：抗压强度和抗疲劳强度、耐磨性、磨合性、防止与轴颈黏附的摩擦相容性、补偿滑动表面初始配合不良的顺应性、容许硬质颗粒嵌藏以减轻轴颈刮伤的嵌入性、导热性、耐蚀性、加工工艺性、价格等。 |
