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沈阳宇航金属材料研究所研制高速重载精密用途的三层金属系统滑动轴承
作者:沈阳宇航金属材料研究所 李德成    发布于:2020-03-26 08:33:10    文字:【】【】【
摘要: 三层金属复合系统精密滑动轴承的结构是,钢为轴承基层,在钢背上结合一层具有优异疲劳性能的中间层,本研究中,中间层为高铅青铜,然后再结合一层锡合金或铅合金。三层金属复合系统精密滑动轴承,实现了疲劳性能和表面性能的最佳结合。

<!--[if !supportLists]-->1. <!--[endif]-->前言

  三层金属复合系统精密滑动轴承的结构是,钢为轴承基层,在钢背上结合一层具有优异疲劳性能的中间层,本研究中,中间层为高铅青铜,然后再结合一层锡合金或铅合金。三层金属复合系统精密滑动轴承,实现了疲劳性能和表面性能的最佳结合。这些轴承,对于边界和油膜润滑条件具有更高的适应性,因此承载能力高于任何双金属系统滑动轴承,而且,由于高铅青铜中间层结构所“储备”的轴承性能,这类轴承更加安全可靠。典型用途为大型连杆轴承和曲轴轴承,在潜艇、轮船及活塞式航空发动机上均有应用。这类轴承的制造涉及精密机械加工、冶金、电化学等多学科专业,工艺复杂,工序繁多。某些领域,这类轴承长期依赖进口。本文试图研制这类轴承。

<!--[if !supportLists]-->2. <!--[endif]-->三层金属复合系统精密滑动轴承的结构


1.三层金属复合系统精密滑动轴承的结构简图


2.三层金属复合系统精密滑动轴承G的细部结构


1.三层金属复合系统高速重载精密滑动轴承各层材料、厚度尺寸及要求

Table 1.the structure of composite bearing


复合轴承的各层 layer

材料

厚度 mm

备注

钢背 steelback

10号碳纲

3.2

 

纵横断面解剖后渗透着色及金相检验,各层间完全冶金结合。

轴承金属层 bearing metal

ZCuPb22Sn

0.8-0.9

中间过度层金属 intermediate

0.003-0.004

运行层或减磨层Running layer

PbSn10Cu2

0.03-0.035

闪镀锡Sn-flash

Sn

0.003



三层金属复合系统精密滑动轴承的结构如图1.,图2.所示。各层结构尺寸及材料要求如表1所示。由最外层碳钢开始,次第为ZCuPb22Sn轴承合金层、中间过渡金属层镍层、铅基合金减磨层,最后一层镀锡,实际上共5层。多层不同金属复杂的精密结构赋予轴承优异的承载能力和安全可靠性。

3.三层金属复合系统精密滑动轴承的制造

在钢背上包覆高铅青铜,本研究采用的工艺是等离子堆焊工艺。离心铸造浇注高铅青铜时,合金层发生严重的成分偏析;粉末冶金工艺烧结青铜合金层制造带材,然后卷制有缝轴承的技术相当成熟,早已形成一个很大的工业产品门类。粉末冶金烧结后需要轧制,烧结合金层才能致密。具有偏析成分的高铅青铜合金层,或具有疏松结构的烧结高铅青铜合金层,疲劳性能和承载能力都是很低的。所以本研究采用等离子堆焊工艺在整圆钢背上结合高铅青铜合金层 3.。等离子堆焊前钢背进行表面处理,堆焊后整个轴承进行真空热处理,使界面达到完全冶金结合。

在高铅青铜合金层上采用离心铸造工艺浇注铅基巴氏合金。中间高铅青铜合金层精密加工后,表面清洁除油处理后,电镀镍,清洗,活化处理后,在离心机上浇注铅基巴氏合金。再精密加工;最后,在铅基巴氏合金表面闪镀锡。图4.

对沈阳宇航金属材料研究所制造的三层金属系统精密轴承进行大量解剖分析表明,各层冶金结合良好,合金成分,各层尺度均符合设计要求。许用载荷达到10Mpa,,完成了技术协议规定的所有要求。


3.三层金属复合系统精密滑动轴承    钢背上结合高铅青铜合金

 

4. 三层金属复合系统精密滑动轴承成品,在钢背+高铅青铜基础上结合铅基巴氏合金,并闪镀锡

4.三层金属复合系统精密滑动轴承的应用情况

沈阳宇航金属材料研究所研制的三层金属复合系统精密滑动轴承,已经小批量供应客户装机使用,经过一年多的使用表明,效果良好,与国外进口的轴承相比,没有差别。

宇航金属  科技报国


脚注信息
IBZ-34 ZA303 ZA27-2 ALZEN 305 main metall  corc-g  ASKO

高纯铝中间合金 AL-Be AL-SI-Y AL-V  AL-Zr AL-Ti 高纯铝稀土合金

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