粉末冶金軸承是金屬粉末和其他減摩材料粉末壓制、燒結、整形和浸油而成的，具有多孔性結構，在熱油中浸潤後，孔隙間充滿潤滑油，工作時由於軸頸轉動的抽吸作用和摩擦發熱，使金屬與油受熱膨脹，把油擠出孔隙，進而摩擦表面起潤滑作用，軸承冷卻後，油又被吸回孔隙中。
基本介紹
- 中文名：粉末冶金軸承
- 外文名：Powder metallurgy bearing
- 結構：多孔性結構
- 優勢：在較長時間內不需要添加潤滑油
- 使用環境：補充潤滑油困難，輕載荷，低速
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基本信息
粉末冶金軸承可在較長時間內不需要添加潤滑油。
粉末冶金軸承孔隙率愈高，儲油愈多，但孔隙愈多，其強度愈低。
這類軸承常處於混合潤滑狀態，有時也能形成薄膜潤滑，常用於補充潤滑油困難和輕載荷與低速的情況。
根據不同的工作條件，選用不同含油率的粉末冶金軸承。含油率大時，可在無補充潤滑油和低載荷下套用；含油率小時，可在重載荷和高速度下套用；含石墨的粉末冶金軸承，因石墨本身有潤滑性，可提高軸承的安全性，其缺點是強度較低；在無腐蝕的情況下，可考慮選用價廉、強度較高的鐵基粉末冶金軸承，但相配合的軸頸硬度應適當提高
常出現問題
1、瓦面腐蝕：光譜分析發現有色金屬元素濃度異常；鐵譜中出現了許多有色金屬成分的亞微米級磨損顆粒；潤滑油水分超標、酸值超標。
2、軸頸表面拉傷：鐵譜中有鐵系切削磨粒或黑色氧化物顆粒，金屬表面存在回火色。
3、軸頸表面腐蝕：光譜分析發現鐵元素濃度異常，鐵譜中有許多鐵成分的亞微米顆粒，潤滑油水分超標或酸值超標。
4、表面拉傷：鐵譜中發現有切削磨粒，磨粒成分為有色金屬。
5、瓦背微動磨損：光譜分析發現鐵濃度異常，鐵譜中有許多鐵成分亞微米磨損顆粒，潤滑油水分及酸值異常。
特點
粉末冶金含油軸承（含油軸承）是一類孔隙中含浸有潤滑油的多孔性合金製品。當軸旋轉時，因軸與含油軸承之間的摩擦使含油軸承的溫度升高和泵吸作用。潤滑油含滲出於含滲出於含油軸承之內徑或外徑的摩擦表面，當軸停止轉動時。潤滑油又回流於含油軸承內部。因此，潤滑油的消耗量是非常的小，可在不從外部供給潤滑油的情況下，長期運轉使用。非常適合於供油困難與避免潤滑油污染的場合。
含油軸承大量的套用於：電機行業、汽摩行業、家電行業、數碼產品、辦公設備、電動工具、紡織機械、包裝機械等各類機械設備上。
粉末冶金含油軸承一般來說主要是用原料粉經壓制，燒結，整形，浸油等工序製造而成的。現在的機器大都是自動化程度比較高。日產量比較大，大部分產品一次就能成形，因此批量越大越好生產。而且現在用的模具少一點的話可能做幾十萬隻，多的話可能做百萬隻以上。但模具費用比較高，因此批量少的話就不好做了，而且更換模具的時間也長。
粉末冶金含油軸承一般來說一次就能成形，基本不用切削加工。成本比機加工輕，材料浪費也少，價格因此比較便宜。也符合現在提倡節約能源的國家政策，因此被認為這是一個不會落伍的技術。
粉末冶金含油軸承其基體裡已經用真空含浸的方法充滿了潤滑油，並且在運轉時由於溫升和泵吸的原因，其中的潤滑油會滲出到運轉表面，故可用於不另加潤滑油的場合。
發展
現代粉末冶金軸承材料除以鐵、青銅、高合金鋼甚至陶瓷作為基體外，還以各種金屬化合物、石墨及塑膠等非金屬作為潤滑成分。以下介紹幾種用途廣和較重要的軸承材料：
1.銻一青銅軸承
三元合金Cu一Sn一Sb中，2%≤Sn≤8%和2%≤Sb≤8%（重量比）。Sn + Sb的總量應在8 %至10 %之間。用Cu—Sn 預合金粉與粒度≤40 微米的細S b粉混合。在燒結中所形成的相應符合Cu一Sn一Sb 相圖中的最大液相線。在750 ℃下燒結幾小時和在805 ℃ 下燒結1 小時會出現此種最大值。
2. 添加鋅、錢的鋁基軸承
在Al中添加Zn和Mg，燒結時形成Al一Zn一Mg 金屬間化合物。此種化合物在鋁基體中作為小的硬質體析出。
3. 鋁一矽一石墨合金
鋁合金與鐵合金相比，具有量輕且有良好的導熱性、機加工性和可成形性等優點。為了解決磨損和摩擦係數問題而研究添加元素，而這些成分的添加是用普通冶煉方法所不能達到的。
4.青銅一樹脂複合材料
日本福四金屬箔和粉末公司報導，用摩擦係數低的聚四氟乙烯與60 形( 重量比) 青銅粉混合製成的軸承複合材料（表1），具有優異的耐磨性、抗壓強度。所用青銅粉末粒度小於50um。
表1
表15. 鐵鎳銅一樹脂複合材料
將燒結材料在一定合金成分和加工參數下，製成具有連通孔隙和強度較高的基體，然後浸漬作為固體潤滑成分的樹脂。
以Fe一2%Ni一0.5Mo。燒結基體為例，最佳的加工參數是：成形壓力為490.8MPa ，在露點為-40 ℃的氫中以1120℃ 燒結1小時，所得燒結密度為6.65g/cm3，浸漬的樹脂為尼龍11 。
將Fe一2% Ni一5%Mo材料浸漬和不浸漬樹脂以及SCM485材料在500℃下離子氮化5 小時( 20 %N2一H2 ，氣體壓力為267帕) 三種材料的磨耗進行比較：含尼龍11的磨耗量為未浸漬材料的1/4000，而且比表面硬度為HV950 的SCM43材料優異。
6. Cu一Sn一Ni軸承合金
日本研究用於磁帶錄象機、電影機械、錄音機輸帶輥用的軸承材料。
7. F e一C u一Z n軸承合金
日本研究的名為EAB材料，主要用做各種小型電機、音響用小軸承。成分如下：Fe餘量，Cu18~22%，Zn2~7%，Sn1~3%，B<0.1%。此種材料的研究目的是利用鐵基材料代替銅基材料，具有與銅基材料相等的摩擦係數和比銅基材料更優異的耐磨性。特別適合高載荷條件下使用。
8. 青銅層鐵基軸承
此種稱為EAK材料的特點是：作為鐵基材料，但外表為銅，因此防鏽性良好，與青銅軸承特性相似。
9.鑄鐵切屑粉末軸承
美國Rensselaer理工學院工程材料系等，研究用鑄鐵機械加工屑製成的粉，加工成自潤滑軸承。此種材料受到重視的原因是：① 原料豐富，估計每年鑄鐵機械加工屑的產量超過鐵基粉末冶金零件的產量；② 由於灰鑄鐵在機械加工時一般不用切削油作為潤滑劑，因此切屑不受油污染；③切屑脆而容易粉碎成粉末；④粉末退火後壓制性良好。
