轴承合金——轴瓦

第一章 轴承合金
　　 第一节 滑动轴承的工作条件及对
　　 材料组织和性能的要求
　　 一、概 述
　　 船机设备中的轴承大多采用滑动轴承，因为它的结构简单，容易管理，维修方便。
　　 滑动轴承的结构有两半式和整体衬套式两种形式，如船用柴油机的主轴承，曲柄销轴承和十字头轴承等多为两半式轴承，活塞销轴承和摇臂轴承多为整体衬套式轴承。两半式滑动轴承由轴承座、轴承盖和上、下轴瓦组成。上、下轴瓦又分为厚壁式和薄壁式两种。如图11-1所示。

　　 两半式轴瓦又由瓦壳和紧贴轴颈的瓦衬两部分组成。厚壁瓦的瓦壳材料多为铸钢，也有采用黄铜和青铜的。厚壁瓦的瓦衬材料通常都是巴氏合金。厚壁瓦允许拂刮，在上、下瓦的结合面上又有垫片，可以用来调整轴承间隙。薄壁瓦的瓦壳材料多采用低碳钢，也有用青铜的。薄壁瓦的瓦衬材料则可能是巴氏合金、铜铅合金和铝锡合金等。薄壁瓦不允许拂刮，因为在瓦面上往往镀上了一层很薄的软金属层，如果把软金属层给刮去了，轴瓦就失去了它应有的性能。薄壁瓦在上、下瓦的结合面上没有垫片，只能用调换轴瓦的方式来调整轴承间隙。整体式衬套的材料常采用青铜，有时在衬套的内圆表面上再浇一层巴氏合金。
　　 二、滑动轴承的工作条件　　‘
　　 在各种船机设备的滑动轴承中，以船用柴油机轴承的负荷最重，因为它们往往受到气体爆炸压力和活塞连杆机构惯性力的交变与冲击负荷。目前，由于增压度的不断提高，柴油机工作过程的不断强化，气体爆炸压力已达到16M?a，使轴瓦的最大负荷超过了50MPa，与轴颈的相对运动速度超过了lOm／s。在这样的强载和高速作用下，轴承很容易发热和磨损。尤其是十
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字头轴承，由于它与十字头不进行连续的圆周运动，所以不利于连续润滑油膜的建立。在起动和停车时，轴颈和轴瓦也往往处于半干摩擦的状态，容易发生咬合。滑汕老化变质以后形成的有机酸会对轴瓦产生腐蚀。滑油在油道中流动时的压力波动又会对轴瓦产生穴蚀。在煤船和矿砂船上工作的轴承，很难避免硬质颗粒的侵人，因而造成磨粒磨损。柴油机运动部件校中的偏差，也会使轴瓦产生严重的附加负荷。　　”
　　 三、对轴承合金材料性能的要求
　　 (1)承载能力，指在一定的工作温度下，承受最大压力的能力。它取决于合金材料的基体组织的结构和力学性能。
　　 (2)耐疲劳性，指在一定的交变负荷作用下，抵抗疲劳破坏的能力。它也取决于合金材料的力学性能，强韧的材料耐疲劳性好。
　　 (3)耐磨性，指在一定的交变负荷作用下，不易磨损的性能。它不但与轴瓦材料的组织结构和力学性能有关，而且还与轴颈材料，润滑条件和工作温度等各种因素有关。
　　 (4)减摩性，指与轴颈的摩擦系数小，减少功率损耗的性能。减摩性好的合金材料一般也很容易和轴颈跑合，其跑合性也好。
　　 (5)抗咬合性，指轴瓦与轴颈难以发生热胶合的性能。一般来说，合金材料的亲油性越好，越容易形成润滑油膜，则抗咬合性也越好。
　　 (6)嵌藏性，润滑汕中若有硬质颗粒，轴瓦表面就能产生微量塑性变形将其嵌入而不致划伤轴颈表面的性能。一般来说，合金材料越软则嵌藏性越好。
　　 (7)顺应性，指合金材料对轴颈安装不正或者形状变化而产生附加负荷的适应能力。软金属的顺应性比较好。
　　 (8)耐腐蚀性，指合金材料抵抗各种介质腐蚀和穴蚀的能力。一般来说，含铅、镉、锌的合金系耐腐蚀性比较差，含锡、铝、银的合金系耐腐蚀性比较好。
　　 (9)耐热性，指合金材料在较高的工作温度下保持上述性能的能力。合金材料的耐热性越好，越能适应高速强载柴油机的工作需要。
　　 (10)导热性，合金材料的导热系数越高，越有利于消散摩擦所产生的热量，降低轴承的工作温度。
　　 (11)热膨胀性，合金材料的热膨胀系数越小，轴颈在冷态起动时的位置与工作位置的偏差越小，所产生的附加负荷越小。而且产生偏磨损和咬轴的倾向也越小。
　　 (12)工艺性，合金材料的加工工艺性能要好，便于制造。目前常用的轴瓦制造方法有浇铸、烧结和轧制三种，主要取决于合金材料的加工性能。
　　 我们可以把承载能力、耐疲劳性和耐磨性归纳为轴承合金材料的力学性能，把减摩性、抗咬合性、嵌藏性和顺应性归纳为轴承合金材料的表面性能。力学性能和表面性能的要求往往是互相矛盾的，用一种合金材料往往难以兼顾各方面的要求。因此，人们采用了各种多层轴瓦，从而保证了轴瓦具有良好的综合性能。
　　 四、轴承合金材料的组织结构
　　 轴承合金的组织往往是在软的基体上均匀分布着硬的质点，或者是在硬的基体上均匀分布着软的质点。经验证明，这样的合金组织很容易和轴颈跑合，并g—软的基体或质点被磨去以后会形成凹坑，凹坑里可以储存润滑油，有利于润滑油膜的形成，使摩擦系数降低。当有硬质

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