[其他]軸承材料

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 86104271
• 申請(qǐng)日: 1986-05-28
• 公開（公告）號(hào): CN86104271A
• 公開（公告）日: 1986-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 巴里·躍翰·伊斯特伍德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 聯(lián)合工程集團(tuán)
• 主分類號(hào): C22C21/00
• 分類號(hào): C22C21/00
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 羅才希

本發(fā)明涉及軸承材料及其生產(chǎn)工藝，特別是涉及鋁基軸承材料，這種材料所含有的合金添加劑，舉例說，包括銅、硅和象錫一類的比較軟的相。

一種以鋁為基、組成大致為20%（重量）Sn和1%（重量）Cu的軸承材料是眾所周知的，並得到了廣泛的應(yīng)用，例如，在汽車制造業(yè)中用于生產(chǎn)普通軸頸軸承。雖然這種材料的疲勞強(qiáng)度和相容性，即抗軸承合金和旋轉(zhuǎn)軸之間局部焊合的能力，在大部分應(yīng)用中都是滿足要求的，但是，當(dāng)把這種材料用于高速引擎時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)疲勞問題。此外，當(dāng)用于同鑄鐵軸相配合時(shí)，這種材料的相容性稍低于所要求的值。通常，鑄鐵軸軸頸上可達(dá)到的表面光潔度比鋼軸的光潔度差，從而鑄鐵軸傾向于此鋼軸更易于磨損。

另一種比Al-Sn20-Cu1合金疲勞強(qiáng)度高的熟知的鋁基材料是Al-Si11-Cu1合金，通常，硅是作為一種遍及基體均勻分布的顆粒存在于合金之中。盡管由于基體較短的特性使這種材料有高的疲勞強(qiáng)度，但它的適應(yīng)性卻相當(dāng)差。為解決適應(yīng)性問題，亦即使軸承合金具有調(diào)節(jié)其自身和旋轉(zhuǎn)軸之間小的不同軸性的能力，后者的材料在工作時(shí)表面上常帶有電解沉積層，例如，pb-Sn10電解沉積層，而且在沉積層和軸承合金之間還有鎳的中間層。這種軟的沉積層既可解決適應(yīng)性問題，又有吸入污垢的能力。

吸入污垢的能力正變得愈加重要，因?yàn)楝F(xiàn)代柴油機(jī)越來越傾向于用次精燃油進(jìn)行工作，由次精柴油排出的燃燒產(chǎn)物對(duì)軟的沉積層產(chǎn)生磨蝕和腐蝕作用，從而導(dǎo)致使用壽命的縮短。而且，沉積層被磨損之處，露出大面極鎳的中間層，這種跡象暗示軸承卡住的危險(xiǎn)性增大。

在使用鑄鐵軸的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中，沉積層磨損的速率還將進(jìn)一步增加。

廣泛的研究證明，將硅加入鋁基軸承材料中，可以改善疲勞強(qiáng)度，改善它同鑄鐵軸的適應(yīng)性和相容性，與此同時(shí)，基體中仍保留有軟相。我們共同未決的專利申請(qǐng)GB2，144，149介紹了其中含有8～35%（重量）錫、1～11%（重量）硅和0.2～3%（重量）銅的鋁基軸承材料，這類材料所具有的疲勞強(qiáng)度及同鑄鐵軸的相容性優(yōu)于Al-Sn20-Cu1合金，其適應(yīng)性優(yōu)于無鍍層的Al-Si11-Cu1合金。然而，這類合金的疲勞強(qiáng)度不如下面所介紹的材料的疲勞強(qiáng)度高。

對(duì)于需要附加鍍層處理的Al-Si11-Cu1材料的另一問題是要對(duì)經(jīng)鍍層的最終軸承表面進(jìn)行車削或其它形式的機(jī)加工，它不同于另外較便宜的鏜孔工藝，因而導(dǎo)致生產(chǎn)過程成本的增加。

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供疲勞強(qiáng)度有很大改善、同鑄鐵軸的相容性超過Al-Sn20-Cu1的一種軸承材料。另一個(gè)目的是提供一種疲勞強(qiáng)度相當(dāng)于Al-Si11-Cu1的無鍍層軸承材料，并能以鏜孔工藝加工到最終尺寸。

曾意外地發(fā)現(xiàn)，通過適當(dāng)?shù)臒崽幚恚幱贕B2，144，149所公布的范圍內(nèi)的合金，就有可能達(dá)到上述目的。而且，通過在規(guī)定范圍內(nèi)調(diào)整熱處理工藝，就可以控制軸承材料的最終性能，使其適合于特殊的用途。

按照本發(fā)明的一個(gè)方面，對(duì)于成分處于如下范圍的軸承材料（以重量百分?jǐn)?shù)表示）：8～35%錫、1～3銅、2～10硅、除伴隨的雜質(zhì)外，其余皆為鋁，它的生產(chǎn)工藝包括以下步驟：把所需合金鑄成適當(dāng)?shù)男螤睿龈吆辖鸬臏囟仁蛊涑^400℃、但低于525℃，隨后最低限度以50℃/分的冷卻速度使合金冷卻、至少使局部溫度降到環(huán)境溫度。

最佳錫含量可能處于9～13%（重量）和15～25%（重量）兩個(gè)范圍中的一個(gè)，與此類似，最佳銅含量在1.5～2.5%（重量）范圍之內(nèi)。當(dāng)錫含量在9～13%（重量）范圍內(nèi)時(shí)，硅含量最好在3～5%（重量）的范圍內(nèi)。而當(dāng)錫含量在15～25%（重量）范圍內(nèi)時(shí)，硅含量最好在2～4%（重量）的范圍內(nèi)。

合金最好以至少50℃/分的冷卻速度冷到200℃以下的溫度，在此之后，必要時(shí)可以改變冷卻速度。

以上給出的工藝通常適用于單一形式的合金，然而，當(dāng)采用雙金屬形式的軸承材料時(shí)，例如，當(dāng)把軸承合金與像鋼一類的高強(qiáng)度背襯材料結(jié)合在一起，用來生產(chǎn)所謂的薄壁軸承時(shí)，本發(fā)明具有最大的優(yōu)越性。

與背襯材料（例如鋼）相連的鋁基合金，通常是通過連續(xù)或半連續(xù)生產(chǎn)工藝制成的，其中為了最終加工成單個(gè)軸承，需要制成雙金屬的大型帶卷。

對(duì)與鐵基襯底相連的鋁基合金進(jìn)行熱處理時(shí)，一個(gè)最重要的需要考慮的問題是在或靠近鋁和鋼之間的界面處，有可能形成金屬間化合物。這種化合物的形成對(duì)軸承合金和鋼之間結(jié)合的牢度會(huì)產(chǎn)生災(zāi)難性的影響，況且，在所形成的金屬間化合物長大到光學(xué)顯微鏡下可見的程度以前，這種災(zāi)難性的影響就會(huì)發(fā)生。