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现代滑动轴承的复合材料

    内燃机滑动轴承是内燃机的主要摩擦副,它承受很高的动载荷,且载荷的大小和方向瞬时变化幅度很大,在燃烧室高温的传导下,工作温度一般高达100℃至170℃。单一材料的滑动轴承难以适应这种工况条件,因而钢脊和减摩合金组成的复合材料,在内燃机滑动轴承被广泛采用。

      另一类复合材料在自润轴承中应用,它在无油润滑条件下,能承受250N/mm2的高负荷。工作温度范围200℃至280℃。可在真空环境或辐射区承受振动衡擎负荷。它也采用钢脊和其它材料合成的复合材料,只是复合在钢背的材料不同于内燃机滑动轴承的材料而已。

    

       一、内燃机滑动轴承的复合材料

       为避免与滚动轴承名称混淆,一般将内燃机滑动轴承称为轴瓦和衬套。理想的轴瓦材料应满足以下性能要求:

     (1)高的疲劳强度。轴瓦在工作时受到很大的周期性交变载荷,所以轴瓦材料应有较高的疲劳强度。

     (2)良好的摩擦相容性,轴瓦材料与润滑介质必须相容,防止在摩擦工况下轴瓦材料发生粘附现象。

     (3)良好的顺应性,所谓顺应性是指轴瓦材料通过弹性或塑性变形而自行适应轴的挠油和轻微不对中(由于安装欠佳,轴和轴瓦座不同心以及轴和轴承座变形或磨损),还可以保持正常运转的适应能力。

     (4)良好的嵌入性,嵌入性是轴瓦材料可让硬的污物微粒嵌入其中,以减轻轴颈划伤和磨损的能力。

     (5)良好的耐蚀性,对由于高温油氧化及滑油中某些添加剂形成的有机酸,无机酸和氧化物对轴瓦的腐蚀有抵抗的能力。

     (6)较高的抗压强度,倘若强度低,在较高的载荷下,轴瓦工作表面会被局部压塌,在正常的运转下,要求轴瓦材料能保持足够高的承载强度。

     (7)高的熔点,可以防止因油的高温而引起的损坏。

     (8)较低的线膨胀系数,它可以让轴瓦与轴的间隙在工况的高温下不会有较大的变化。如线膨胀系数过高,则可能使轴瓦与轴的间隙锐减而抱轴。此外,倘若轴瓦材料的线膨胀系数比轴承座大许多的话,则轴瓦可能产生畸变。

     (9)良好的工艺性,减摩合金与钢脊能产生牢固的粘结,浇铸性有很好的流动性,并具有良好的切削性等。


      一些负荷很高的内燃机要采用高强度的轴瓦合金材料,而高强度的轴瓦合金其表面性能差,一般在高强度的轴瓦表面镀上一层0.02毫米的表面性能良好的铝锡二元或铅锡铜三元合金来改善。


      巴氏合金作为内燃机轴瓦的材料具有历史久远的特性,随着材料科学的进步,材料品种的增长,巴氏合金仅在冷冻机等负荷小,有腐蚀性气体的机器中应用。疲劳强度由于巴氏合金的铝基合金和铜基合金呈现代内燃机滑动轴承的主流。