粉末冶金轴承

粉末冶金轴承
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基本信息
粉末冶金轴承可在较长时间内不需要添加润滑油。
粉末冶金轴承孔隙率愈高，储油愈多，但孔隙愈多，其强度愈低。
这类轴承常处于混合润滑状态，有时也能形成薄膜润滑，常用于补充润滑油困难和轻载荷与低速的情况。
根据不同的工作条件，选用不同含油率的粉末冶金轴承。含油率大时，可在无补充润滑油和低载荷下应用；含油率小时，可在重载荷和高速度下应用；含石墨的粉末冶金轴承，因石墨本身有润滑性，可提高轴承的安全性，其缺点是强度较低；在无腐蚀的情况下，可考虑选用价廉、强度较高的铁基粉末冶金轴承，但相配合的轴颈硬度应适当提高
常出现问题
1、瓦面腐蚀：光谱分析发现有色金属元素浓度异常；铁谱中出现了许多有色金属成分的亚微米级磨损颗粒；润滑油水分超标、酸值超标。
2、轴颈表面拉伤：铁谱中有铁系切削磨粒或黑色氧化物颗粒，金属表面存在回火色。
3、轴颈表面腐蚀：光谱分析发现铁元素浓度异常，铁谱中有许多铁成分的亚微米颗粒，润滑油水分超标或酸值超标。
4、表面拉伤：铁谱中发现有切削磨粒，磨粒成分为有色金属。
5、瓦背微动磨损：光谱分析发现铁浓度异常，铁谱中有许多铁成分亚微米磨损颗粒，润滑油水分及酸值异常。
特点
粉末冶金含油轴承（含油轴承）是一类孔隙中含浸有润滑油的多孔性合金制品。当轴旋转时，因轴与含油轴承之间的摩擦使含油轴承的温度升高和泵吸作用。润滑油含渗出于含渗出于含油轴承之内径或外径的摩擦表面，当轴停止转动时。润滑油又回流于含油轴承内部。因此，润滑油的消耗量是非常的小，可在不从外部供给润滑油的情况下，长期运转使用。非常适合于供油困难与避免润滑油污染的场合。
含油轴承大量的应用于：电机行业、汽摩行业、家电行业、数码产品、办公设备、电动工具、纺织机械、包装机械等各类机械设备上。
粉末冶金含油轴承一般来说主要是用原料粉经压制，烧结，整形，浸油等工序制造而成的。机器大都是自动化程度比较高。日产量比较大，大部分产品一次就能成形，因此批量越大越好生产。而且用的模具少一点的话可能做几十万只，多的话可能做百万只以上。但模具费用比较高，因此批量少的话就不好做了，而且更换模具的时间也长。
粉末冶金含油轴承一般来说一次就能成形，基本不用切削加工。成本比机加工轻，材料浪费也少，价格因此比较便宜。也符合提倡节约能源的国家政策，因此被认为这是一个不会落伍的技术。
粉末冶金含油轴承其基体里已经用真空含浸的方法充满了润滑油，并且在运转时由于温升和泵吸的原因，其中的润滑油会渗出到运转表面，故可用于不另加润滑油的场合。
发展
现代粉末冶金轴承材料除以铁、青铜、高合金钢甚至陶瓷作为基体外，还以各种金属化合物、石墨及塑料等非金属作为润滑成分。以下介绍几种用途广和较重要的轴承材料：
1.锑一青铜轴承
三元合金Cu一Sn一Sb中，2%≤Sn≤8%和2%≤Sb≤8%（重量比）。Sn + Sb的总量应在8 %至10 %之间。用Cu—Sn 预合金粉与粒度≤40 微米的细S b粉混合。在烧结中所形成的相应符合Cu一Sn一Sb 相图中的最大液相线。在750 ℃下烧结几小时和在805 ℃ 下烧结1 小时会出现此种最大值。
2. 添加锌、钱的铝基轴承
在Al中添加Zn和Mg，烧结时形成Al一Zn一Mg 金属间化合物。此种化合物在铝基体中作为小的硬质体析出。
3. 铝一硅一石墨合金
铝合金与铁合金相比，具有量轻且有良好的导热性、机加工性和可成形性等优点。为了解决磨损和摩擦系数问题而研究添加元素，而这些成分的添加是用普通冶炼方法所不能达到的。
4.青铜一树脂复合材料
日本福四金属箔和粉末公司报导，用摩擦系数低的聚四氟乙烯与60 形( 重量比) 青铜粉混合制成的轴承复合材料（表1），具有优异的耐磨性、抗压强度。所用青铜粉末粒度小于50um。
5. 铁镍铜一树脂复合材料
将烧结材料在一定合金成分和加工参数下，制成具有连通孔隙和强度较高的基体，然后浸渍作为固体润滑成分的树脂。
以Fe一2%Ni一0.5Mo。烧结基体为例，最佳的加工参数是：成形压力为490.8MPa ，在露点为-40 ℃的氢中以1120℃ 烧结1小时，所得烧结密度为6.65g/cm，浸渍的树脂为尼龙11 。
将Fe一2% Ni一5%Mo材料浸渍和不浸渍树脂以及SCM485材料在500℃下离子氮化5 小时( 20 %N2一H2 ，气体压力为267帕) 三种材料的磨耗进行比较：含尼龙11的磨耗量为未浸渍材料的1/4000，而且比表面硬度为HV950 的SCM43材料优异。
6. Cu一Sn一Ni轴承合金
日本研究用于磁带录象机、电影机械、录音机输带辊用的轴承材料。
7. F e一C u一Z n轴承合金
日本研究的名为EAB材料，主要用做各种小型电机、音响用小轴承。成分如下：Fe余量，Cu18~22%，Zn2~7%，Sn1~3%，B<0.1%。此种材料的研究目的是利用铁基材料代替铜基材料，具有与铜基材料相等的摩擦系数和比铜基材料更优异的耐磨性。特别适合高载荷条件下使用。
8. 青铜层铁基轴承
此种称为EAK材料的特点是：作为铁基材料，但外表为铜，因此防锈性良好，与青铜轴承特性相似。
9.铸铁切屑粉末轴承
美国Rensselaer理工学院工程材料系等，研究用铸铁机械加工屑制成的粉，加工成自润滑轴承。此种材料受到重视的原因是：① 原料丰富，估计每年铸铁机械加工屑的产量超过铁基粉末冶金零件的产量；② 由于灰铸铁在机械加工时一般不用切削油作为润滑剂，因此切屑不受油污染；③切屑脆而容易粉碎成粉末；④粉末退火后压制性良好。