[发明专利]滑动轴承及其合金材料，合金材料的加工方法、加工设备

说明书

技术领域

本发明涉及轴承技术领域，特别涉及一种滑动轴承及其合金材料，合金材料的加工方法、加工设备。

背景技术

滑动轴承是发动机的重要零件之一，滑动轴承包括轴瓦、衬套等，在轴与座孔之间主要起支承载荷和传递运动的作用，是主要的摩擦副。对发动机而言，无论是主轴承、机体或者凸轮轴等磨损后的更换，成本都很高，故在轴与座孔之间增加一种容易更换且成本较低的滑动轴承，相当于电路中的保险丝，起到保护轴与座孔的作用。

滑动轴承的功能决定其材料需具备下述性能：

1)高的疲劳强度：疲劳强度是材料在弹性极限以下受周期性载荷作用，不致发生开裂或产生表面凹坑的能力。

2)良好的摩擦相容性：摩擦相容性是指主轴与瓦在相对运行中，轴承材料防止与轴颈材料发生冷焊和咬合的能力。

3)良好的顺应性：所谓顺应性是指轴承材料通过弹性变形和塑性变形而自行适应轴的挠曲或轻微不对中(由于安装不良，轴和轴承孔不同心，以及轴和轴承变形或磨损所致)而保持正常运转的能力。

4)良好的嵌入性：嵌入性是指轴承材料可嵌进硬的污物微粒，从而防止或减轻它们将轴和轴承表面擦伤与磨损的能力。即使在精心维护的情况下，也很难使内燃机保持绝对清洁，很难避免污物微粒进入轴和轴承的间隙内。通常轴承材料越软，则其嵌入性越好。

5)良好的耐蚀性：润滑油在高温下易氧化，生成腐蚀性物质，比如有机酸和氧化物，此外润滑油中的某些添加剂，特别是含硫、磷的添加剂，在很高的温度下，易于形成无机酸和氧化物，所有这些会引起轴瓦和轴颈的严重腐蚀。因腐蚀而形成的凹坑，一方面会影响正常的油膜的建立，加之腐蚀脱落的小颗粒会作为磨粒，从而使磨损加重，另一方面，这些小凹坑能形成疲劳源，使轴承加速疲劳失效。

6)高的承载能力：承载能力是指轴承材料在不致产生过度摩擦、磨损和疲劳损伤下所承受的最大单位压力。

7)高的熔点：以防止由高温引起的损坏。现代重载内燃机的曲轴轴承材料应能在200℃之内的温度下长期稳定的工作而不致熔化或软化。

8)较低的线膨胀系数，以便轴承间隙在工作中不会有很大的变化。

为了满足上述性能要求，滑动轴承一般由双金属组成，以轴瓦为例，轴瓦包括钢背和合金层，衬套材料可参照理解。目前，使用最广泛的轴瓦为铜铅基轴瓦。

请参考图1-2，图1为一种典型的滑动轴承中铜铅基轴瓦结构示意图；图2为图1中铜铅基轴瓦的A-A向剖视图。

铜铅基轴瓦10包括钢背101和位于钢背101内侧的铜铅合金层102，铜铅基轴瓦10具有较高的疲劳强度、承载能力及较好的表面性能，但铜铅基轴瓦10的铜铅合金层102含铅Pb，且含铅量较高，对人体及环境造成污染危害；而且，铜铅合金层102偏硬，其摩擦相容性较差，需要再电镀一层减摩合金层104，而为防止减摩合金层104和铜铅合金层102相互干涉，还需要在铜铅合金层102表面和减摩合金层104之间电镀一层镍栅层103，如图2所示，该铜铅基轴瓦10的加工工艺较为复杂，成本也较高。

有鉴于此，如何提供一种新型的滑动轴承合金材料，在满足滑动轴承材料性能的前提下，避免造成环境污染，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的为提供一种滑动轴承及其合金材料，以及合金材料的加工方法、加工设备，该滑动轴承的合金材料为环保材料，能够在满足滑动轴承材料性能的前提下，避免造成环境污染。

本发明提供的滑动轴承的合金材料，包含Al、Bi及合金元素Si、Cu、Mg、Zn、Sn、Mn、Ni、Ni中的至少两者，其中，Bi质量百分比范围为0.5％～30％，合金元素质量百分比范围为0.1％～23％。

该合金材料作为滑动轴承合金材料使用时，满足了滑动轴承的性能需求，且综合各项指标来看，Al-Bi合金材料制成的滑动轴承性能更优于铜铅基轴瓦，并且不含铅，无污染，为环保材料。另外，基于该合金材料良好的顺应性、嵌入性等优势，其无需再电镀镍栅层和减摩合金层，从而简化滑动轴承的加工工艺，降低加工成本。

优选地，合金元素包括Si和Zn，其中，Si的质量百分比范围为0.1％～15％，Zn的质量百分比范围为0.1％～8％。

本发明提供的滑动轴承，包括钢背和合金层，所述合金层采用上述任一项所述的合金材料。该滑动轴承也具有上述技术效果。

本发明还提供一种滑动轴承合金材料的加工方法，包括下述步骤：