滑动轴承-工艺--热处理

南通大学机械工程学院-1-滑动轴承1010012058机102张斌一．关键词：滑动轴承性能要求制造工艺热处理二．摘要：本文介绍了滑动轴承的结构，结构简图，基本制造方法，工作条件，使用性能，毛胚材料，毛胚成型以及热处理工艺等，在尽量保证机器正常工作的前提下选择性能符合要求且成本低的材料。三．滑动轴承结构和材料简介：滑动轴承，在滑动摩擦下工作的轴承。滑动轴承工作平稳、可靠、无噪声。在液体润滑条件下，滑动表面被润滑油分开而不发生直接接触，还可以大大减小摩擦损失和表面磨损，油膜还具有一定的吸振能力。但起动摩擦阻力较大。轴被轴承支承的部分称为轴颈，与轴颈相配的零件称为轴瓦。为了改善轴瓦表面的摩擦性质而在其内表面上浇铸的减摩材料层称为轴承衬。轴瓦和轴承衬的材料统称为滑动轴承材料。滑动轴承应用场合一般在低速重载工况条件下，或者是维护保养及加注润滑油困难的运转部位。常用的滑动轴承材料有轴承合金（又叫巴氏合金或白合金）、耐磨铸铁、铜基和铝基合金、粉末冶金材料、塑料、橡胶、硬木和碳-石墨，聚四氟乙烯（特氟龙、PTFE）、改性聚甲醛（POM）、等。滑动轴承种类很多。滑动轴承①按能承受载荷的方向可分为径向（向心）滑动轴承和推力（轴向）滑动轴承两类。②按润滑剂种类可分为油润滑轴承、脂润滑轴承、水润滑轴承、气体轴承、固体润南通大学机械工程学院-2-滑轴承、磁流体轴承和电磁轴承7类。③按润滑膜厚度可分为薄膜润滑轴承和厚膜润滑轴承两类。④按轴瓦材料可分为青铜轴承、铸铁轴承、塑料轴承、宝石轴承、粉末冶金轴承、自润滑轴承和含油轴承等。⑤按轴瓦结构可分为圆轴承、椭圆轴承、三油叶轴承、阶梯面轴承、可倾瓦轴承和箔轴承等。轴瓦分为剖分式和整体式结构。为了改善轴瓦表面的摩擦性质，常在其内径面上浇铸一层或两层减摩材料，通常称为轴承衬，所以轴瓦又有双金属轴瓦和三金属轴瓦。轴瓦或轴承衬是滑动轴承的重要零件，轴瓦和轴承衬的材料统称为轴承材料。由于轴瓦或轴承衬与轴颈直接接触，一般轴颈部分比较耐磨，因此轴瓦的主要失效形式是磨损。轴瓦的磨损与轴颈的材料、轴瓦自身材料、润滑剂和润滑状态直接相关，选择轴瓦材料应综合考虑这些因素，以提高滑动轴承的使用寿命和工作性能。四．工作条件：在滑动轴承表面若能形成润滑膜将运动副表面分开，则滑动摩擦力可大大降低，由于运动副表面不直接接触，因此也避免了磨损。滑动轴承的承载能力大，回转精度高，润滑膜具有抗冲击作用。润滑膜的形成是滑动轴承能正常工作的基本条件，影响润滑膜形成的因素有润滑方式、运动副相对运动速度、润滑剂的物理性质和运动副表面的粗糙度等。滑动轴承的设计应根据轴承的工作条件，确定轴承的结构类型、选择润滑剂和润滑方法及确定轴承的几何参数。五．使用性能要求：由于滑动轴承，如果不能保证液体润滑状态，则会产生较大的摩擦和磨损。磨损是滑动轴承的主要失效形式，而摩擦会产生热量，使温度升高，导致润滑失效，进而引起胶合。所以，对滑动轴承材料的基本要求是：1减摩性好。即μ要小，对油的吸附能力要强，利于润滑。2耐摩性好。3抗胶合能力强。（与轴的材料、物理、化学性质相差越大，则抗胶合性能越强；同时，导热性要好。）4具有一定的抗压强度（保证在载荷作用下不压溃）。5具有良好的适应性。顺应性：靠塑性变形补偿适应由于轴的变形或对中性不好引起的局部接触，或几何误差；嵌藏性：即可以嵌藏外来的硬颗粒。防止轴的划伤。（例如，和好的面表面上如有小石子，则用力一压，则就嵌入面中。）磨合性：利用轴承的早期磨损，减小表面的粗糙度，适应轴的形状误差。6工艺性好：铸造性好，切削的工艺性好7热膨胀小，耐腐蚀等六．滑动轴承的一般制造方法：A、冷辗成型套圈是滚动轴承的重要零件，由于滚动轴承的品种繁多，使得不同类型轴承的套圈尺寸、结构、制造使用的设备、工艺方法等各不相同。又由于套圈加工工序多、工艺复杂、加工精度要求高，因此，套圈的加工质量对轴承的精度、使用寿命和性能有南通大学机械工程学院-3-着重要的影响。轴承零件制造－轴承零件检查－轴承零件退磁、清洗、防锈—轴承装配－轴承成品检查—轴承成品退磁、清洗－轴承成品涂油包装斗成品入库。冷辗扩工艺是一种能提高材料利用率，提高金属组织致密性，保持金属流线性的先进工艺方法，它是一种无屑加工方法。从理论上说，冷辗成型的产品不需进行车削可直接进行热处理及磨削加工。目前，冷辗扩工艺主要应用于中、小型深沟球轴承，其主要工艺过程为：锻造毛坯(环形)－车削(除沟道)－辗扩(沟及倒角)整径－软磨两端面采用冷辗扩工艺和锻造成型工艺时，产品的精度除了受设备精度影响外，还要受成型模具精度的影响。B、车削成型在轴承行业，传统的车削成型技术是使用专用车床，采用集中工序法完成成型加工。但由于该方法所用设备调整难度大、机床精度低、材料利用率低，因此该工艺方法正在被淘汰。随着科学技术的发展，数控车削机床迅速发展并日益完善。目前，一些外形复杂、精度要求高的产品正越来越多地采用数控车削成型技术。套圈制造的原材料为圆柱形棒料或管料，目前根据成型工艺不同，滚动轴承套圈一般有以下几种制造过程。a、棒料、管料)下料－冷辗成型－热处理淬、回火－磨削－零件检查－退磁、清洗－提交装配b、管料)下料－车削成型－热处理淬、回火－磨削－零件检查－退磁、清洗－提交装配c、棒料)下料－冷(温)挤压成型－车削－热处理淬、回火－磨削－零件检查－退磁、清洗－提交装配d、棒料)下料－锻造－退火(或正火－车削(冷辗成型)－热处理淬、回火－磨削－零件检查－退磁、清洗－提交装配C、锻造成型南通大学机械工程学院-4-通过锻造加工可以消除金属内在缺陷，改善金属组织，使金属流线分布合理，金属紧密度好。锻造成型加工工艺广泛应用于轴承成型加工中，可以完成从内径~20mm的小型产品到外径5000mm的特大型产品的加工。常见的锻造成型方法有：热锻加工、冷锻加工、温锻加工，我国以热锻为主。锻加工因其成型加工设备不同又分为：自由锻造加工工艺、压力机锻造工艺、平锻机锻造工艺和高速镦锻机锻造工艺。七．毛坯材料：毛坯材料选用巴氏合金八．毛坯制造方法：精密模锻精密模锻是指在普通锻造设备上锻造高精度锻件的方法。其主要工艺特点是使用两套不同精度的锻模。先使用普通锻模锻造，留有0.1～1.2mm的精锻余量，然后切下飞边并进行酸洗，再使用高精度锻模，直接锻造出满足精度要求的产品零件。在精密模锻过程中，要采用无氧化和少氧化的加热方法。模锻件就是有模具的锻造件，利用模具锻出精度要求比叫高，比较复杂的锻件。模锻件的特点应该是针对于自由锻来谈才会好一点，自由锻基本上不会有模具，只能锻轴、环等极其简单的东西，而模锻就可以锻出很多结构的产品，且可以控制产品的尺寸公差，减少车加工量。九．制定毛坯零件制造工艺路线：下料→毛胚质量检验→加热→制坯→预锻→终锻→切断→切边冲孔→表面清理→校正→精压→热处理→检验入库棒料)下料－锻造－退火(或正火－车削(冷辗成型)－热处理淬、回火－磨削－零件检查－退磁、清洗－提交装配十．安排热处理工序：1、退火：退火是将钢加热到奥氏体转变温度以上某一温度，保温一定时间,然后随炉冷却500℃以下出炉空冷，以获得接近于平衡状态组织的一种工艺方法。2、正火：正火是钢加热到Ac3或Accm以上某一温度，保温一定时间，使钢的组织全部奥氏体化，然后从炉中取出，在空气中冷却的一种工艺法。退火与正火通常用于毛坯另件的预备热处理。其目在于：①改善或消除钢在铸造、轧制、锻造、焊接过程中所造成的各种组织缺陷。②细化晶粒，为最终热处理做好组织准备。③降低硬度，改善组织，便于切削加工。3、淬火：淬火是将钢或合金加热到临界温度Ac1或Ac3以上30～50℃，保温一定时间，使钢的组织全部或大部分奥氏体化，然后在水或油等介质中快速冷却，以得到高硬度的淬火马氏体工艺方法。目的：①提高硬度和耐磨性；②提高弹性；③提高强韧性；南通大学机械工程学院-5-④提高耐蚀性和耐热性。总之，钢的强度、硬度、耐磨性、弹性、韧性、疲劳强度等等，都可以利用淬火与回火使之大大提高，所以，淬火是强化钢铁的主要手段之一。淬火温度的选择：选择淬火温度的原则是获得均匀细小的奥氏体。亚共析钢：t=Ac3+（30～50）℃，组织为马氏体。共析钢和过共析钢：t=Ac1+（30～50）℃，组织为细马氏体加颗粒状渗碳体和少量残余奥氏体。合金钢：一般淬火温度为临界点以上50～100℃。提高淬火温度有利于合金元素在奥氏体中充分溶解和均匀。4、回火：回火是将淬火后的钢重新加热到A1以下的某一温度，保温一定时间后，在油或空气中冷却的一种热处理工艺。(1)低温回火（150～250℃）。低温回火的组织为回火马氏体，能降低内应力和脆性，并保持高硬度和耐磨性。用于工具、模具、轴承、渗碳件及经表面淬火的工件。(2)中温回火（350～500℃）中温回火的组织为回火索氏体，具有较高弹性和一定韧性，主要用于弹簧的处理。(3)高温回火（500～650℃）高温回火组织为回火索氏体，具有良好的综合力学性能。习惯上将淬火加高温回火相结合的热理处称作调质处理，简称“调质”。调质广泛用于处理重要的结构零件，如轴、齿轮等。: