[發明專利]軸承部件和熱噴涂方法

有效

• 申請號: 201310288875.1
• 申請日: 2013-05-31
• 公開（公告）號: CN103453018B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: P·厄恩斯特;B·迪斯特勒
• 申請（專利權）人: 蘇舍美特科公司
• 主分類號: F16C33/00
• 分類號: F16C33/00;C23C4/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 李連濤,李進

本發明涉及軸承部件和在軸承部件上制造涂層系統的熱噴涂方法，特別是涉及獨立權利要求1和9前序部分所述的往復活塞式內燃機連桿的連桿頭孔(connecting rod eye)。

各種軸承裝置，例如滑動軸承和滾動軸承(roller element bearings)，代表應用于工程的軸承主要部分。軸承或軸承裝置可以被理解為下述的定義有軸承功能的所有軸承部件，例如，彼此間滾壓(rolling off)或滑動、或者彼此間相互支承、并通過支承接觸相互配合的軸承部件。

常見的，特別是在軸承跑合面(bearing running surface)的磨損現象，與配合軸承接觸的在軸承跑合面處產生的摩擦有關。在這方面，幾乎無數的實施方案中都使用滑動軸承。例如，滑動軸承被用于往復活塞式內燃機中作為曲軸軸承、大端軸承、推力軸承、十字頭支點軸承(crosshead pivot bearings)、螺旋槳軸軸承(propeller shaft bearings)或用于許多其它應用中。

例如，WO00/23718中公開了滑動軸承和滑動軸承的制造方法，其中由白色金屬構成的涂層被合金化至由鐵材料構成的載體部件上。然而，形成合金需要存在液體合金成分，以便在涂布過程中相應地釋放出大量的熱，據此，不僅使白色金屬熔化，而且在跑合面側在載體部件的上表面處產生由熔融基體材料(base material)構成的金屬浴。由此產生的白色金屬和鐵材料的熔體可以彼此合金化，伴隨產生大量的FeSn₂。相應地，在此方面，產生了很大程度上包含FeSn₂的較厚的連接區域。此連接區域無可否認地在基體材料和所述涂層之間提供良好的冶金連接，但是FeSn₂是非常脆的材料，因此會在已知的軸承布置上在較小負載下已發生裂紋和脆性斷裂形成。此外，還有一個事實是，在不利冷卻的情況下，會發生靠近涂層的鐵材料至馬氏體的轉變，其同樣是非常脆的，從而進一步加劇上述的缺陷。

后果是，由于基體材料的鋼和白色金屬軸承層之間較厚的中間區域內的高脆性和小的延展性(stretchability)，導致前述類型的軸承的相應短的使用壽命。

為避免該結果，還已知可在離心澆鑄過程中，將由軸承金屬例如白色金屬構成的涂層施加至載體部件。在這方面，公認地抑制了由熔融的基體材料構成的金屬浴的形成。然而，在離心澆鑄工藝中施加的白色金屬凝固時，可以發生合金成分的分離，因為由Cu₆Sn₅構成的針狀晶體的首先沉淀，然后是由SbSn構成的立方晶體，最后剩余的富錫基質凝固。

Cu₆Sn₅的密度較大，SbSn的密度小于基質的密度，而基質的液態時間更長。Cu₆Sn₅晶體相應地徑向向外移動，這樣會削弱白色金屬涂層連接基體材料的區域，這同樣會對使用壽命產生不良影響。

為避免這些問題以及相關問題，WO2007/131742A1中提出了滑動軸承和滑動軸承的制造方法，其中至多10μm厚的相對薄的包含FeSn₂的連接區域在純的白色金屬層與含鐵的基體材料之間形成。

然而這種解決辦法，僅是一種折衷，因為FeSn₂層無可否認地相對薄，但實際上還存在，以致脆性斷裂和裂紋形成的問題仍然未被最終解決。暴露于巨大高負荷的滑動軸承例如內燃機的曲軸軸承的脆性斷裂和裂紋形成問題，仍尤其存在，因為根據WO2007/131742A1的滑動軸承的形變能力遠遠不足。

為從根本上避免這些問題和防止當軸承面磨損時而更換整個軸承，軸承殼(bearing shell)也用于滑動軸承中，所述軸承殼嵌入到軸承中并且可在磨損后被更換，即使用帶有軸承殼的剖分式滑動軸承(split plain bearing)。部分地，也使用在滑動軸承和滾動軸承中的結合支承(combined support)。在這方面，軸通常由鍛造鋼或球狀石墨鑄鐵鍛造或燒結，熱處理鋼的相應部件也可部分地由退火鑄鐵制造。軸承殼通常被認為是所謂的兩層軸承或三層軸承。

然而，滑動軸承的構造結構由此變得更加復雜，且另外隨著軸承殼的更換，成本密集的維護過程變得必要。另外，這種軸承殼的制造較復雜和/或昂貴。此外，隨著機器的高工作運行速率，軸承殼過早地磨損如此多以致更換軸承殼變得必要，在此類機器例如上述機器中更換軸承殼與高成本相關聯。