镶嵌式复合径向滑动轴承的实验研究

　　镶嵌式滑动轴承就是将固体润滑材料镶嵌到具有满足一部分滑动轴承性能的轴瓦材料上,它具有自润滑性能好、摩擦因数小、耐磨、寿命长的特点,特别是它具有极好的适应性和嵌藏性,在润滑条件较差的情况下(如润滑油供应不足、油中杂质较多等),其优势更加突出。本文作者对镶嵌径向滑动轴承的选材、制作和承载能力进行了实验研究。

　　1　选材和制造工艺的实验研究

　　1·1　轴承基底材料的选材与工艺

　　选择的轴瓦材料有5种: QT50027球墨铸铁,QSn423、QSn42424锡青铜, QBe2, UE21工程塑料和PTFE。轴颈材料有2种: 40Cr钢和38CrMoAl钢。轴颈材料在加工后采用如下工艺: 38CrMoAl试样经火+调质处理(见图1), 40Cr试样分别经淬火+调质处理(见图2)及淬火+调质+钒氮硫(VNS)共渗处理,盐溶VNS共渗处理工艺参数为: 570℃×2 h,水冷。VNS共渗处理后的试样用200#金相砂纸打磨除去表面疏松层后供用,除去疏松层后渗层硬度为HV 700~750。

　　1·2　摩擦磨损试验

　　对制得的轴承材料试样和轴颈材料试样进行摩擦磨损试验。轴承材料试样结构、轴颈材料试样结构及试样接触形式见图3。摩擦磨损的试验规范如下:法向载荷p=50N;往复频率f=0·6Hz;平均滑动速度竩=0·012 m/s;最高滑动速度vmax=0·018 8m/s;往复冲程S=10mm;润滑状态为边界润滑,在下试样(轴颈材料)表面上摩擦区域滴一滴试验用重油,一直保持到试验结束;润滑介质: (1)重油(船用0#燃油); (2)重油中含磨料(新会砂70~100目), 10 mL重油中含新会砂(为一种河砂,其硬度为HV 600~750 ) 2 g;试验温度为室温;试验周期t=2 h。试验距离L=86·4 m。

　　关于润滑状态的说明: (1)根据文献[1],在此试验规范较低的滑动速度下,摩擦副始终处于边界润滑状态下。其润滑状态既能真实模拟滑动轴承在启动和停止过程中的润滑状态,又能模拟滑动轴承在供油异常情况下的危险润滑状态。(2)油中含磨料时,摩擦副处于边界摩擦磨损和磨料磨损共存的状态。

　　1·3　摩擦磨损试验分析及复合配对材料选择[2]

　　(1)球墨铸铁不适于与钢轴颈材料配对作轴承材料。虽然球墨铸铁(轴承材料)本身磨损量较小,但却使对偶件(轴颈材料)发生擦伤(属于较重的粘着磨损类型)。在采用润滑介质为含砂的油时,球墨铸铁与38CrMoAl (调质)配副,发生的磨损属于粘着磨损类型之一的擦伤和属于磨料磨损类型之一的划伤的复合磨损(见图4 (a))。当油中不含砂时,轴颈材料硬度提高(40Cr+VNS共渗),虽然VNS共渗的轴颈材料自身的擦伤较调质的轴颈材料的擦伤有所减轻(比较图4 (b)和图4 ( c)),但却使QT50027轴承材料的磨损增大2·5倍。