[发明专利]一种滑动油膜轴承轴瓦的制作方法

说明书

本发明涉及一种滑动油膜轴承轴瓦的制作方法，使用锌铝基合金丝，通过气体保护焊的方法在轴瓦钢背上堆焊熔覆，再经过热处理工艺调整堆焊轴承衬层的组织结构，消除焊接应力，同时实现稳定化处理，最后加工成所需的尺寸。相比于传统离心铸造工艺制作的巴氏合金轴瓦而言，本发明所提供一种滑动油膜轴承轴瓦的制作方法是增材制造的一种，具有工艺简单，无偏析无底缩、结合力高，可靠性好，运行寿命长，成本低等诸多优点。

技术领域

本发明涉及一种滑动油膜轴承轴瓦的制作方法。

背景技术

滑动轴承是机械传动中的重要支撑部件。巴氏合金是最广为人知的滑动油膜轴承轴承衬材料，与背底材料结合，制成轴瓦具有减摩特性，广泛用于大型船用柴油机、涡轮机、交流发电机，以及其它矿山机械、轧钢机械等的滑动油膜轴承。

巴氏合金中有较多的锡铜和锡锑硬质相，基体为锡基固溶体软相，轴承运行后硬质相微凸起于表面，起到支撑作用，锡基软相下凹可以储存润滑油。

传统的轴瓦制备方法为离心铸造工艺，将巴氏合金熔化后倒入轴瓦钢背中，边旋转边冷却凝固，然后通过车削加工得到最终轴瓦产品，该制造过程工艺复杂、能耗高、作业环境较为恶劣，产品结合强度低、成分偏析、材料利用率低（80%的巴氏合金需要车削去除）、轴承衬层与钢背结合力差，轴瓦抗高温蠕变性能差等缺点，已无法满足行业发展对巴氏合金轴瓦提出的低成本、长寿命的要求。随着技术进步，及环保、作业环境和成本的压力，低速重载领域，如轧钢机、船舶、风力发电机等对滑动轴承的要求越来越高。另一方面，由于优质锡资源越来越少，锡价格越来越高，迫切需要寻求降低制造成本的替代材料。

因此，需要一种成本低，质量高，寿命长，且简单易行的轴瓦制备方法。锌铝基合金曾经被用来制作轴瓦的轴承衬材料，成本低廉，但传统的铸造工艺制造时，低密度的富铝相上浮凝固，导致底部无法得到液料补缩，容易造成“底缩”缺陷，因此，未能在轴瓦上（特别是较大尺寸轴瓦上）推广使用。

发明内容

本发明的目的是，提供一种滑动油膜轴承轴瓦的制备方法，以解决现有离心浇铸巴氏合金轴瓦的高温蠕变抗力差、轴承衬与钢背结合力低、成分偏析严重、长期服役寿命短、成本高昂等存在问题。

本发明的技术方案是：

1、利用锌铝基合金替代巴氏合金。

锌铝基合金的开始熔化温度（固相线）为382℃，巴氏合金固相线一般为220℃左右。服役温度越接近固相线，材料越容易软化，导致轴瓦服役较长时间后发生严重变形，即蠕变，最终导致失效，这是目前巴氏合金轴瓦主要的失效模式之一。相比于巴氏合金，锌铝基材料具有相对较高的固相线，在同样的轴瓦运行油温下可以提高轴瓦的抗蠕变性能。

另外，锌铝合金价格非常低廉，仅相当于巴氏合金的十分之一，可以大幅度降低轴瓦的制造成本。

2、采用气体保护堆焊的增材制造工艺代替传统的离心铸造工艺。

离心铸造的过程中，金属熔体中的固相颗粒由于比重与液相不同，在离心力的作用下，会发生上浮或下沉，从而导致合金成分偏析，影响轴瓦上轴承衬材料的服役性能。比如巴氏合金凝固过程中的锡锑相颗粒会上浮，锡铜相颗粒会下沉，导致偏析。锌铝合金凝固过程中的富铝初生相由于密度较低，会上浮，导致表面先凝固，底部后凝固的地方无法得到液体补缩，造成轴瓦层的偏析和底缩，严重影响轴瓦性能和成品率，这也是制约锌铝基合金应用于轴瓦制造的关键因素。

表面堆焊属于增材制造工艺的一种，采用电弧熔化的手段，实现焊丝的快速熔化，在轴瓦钢背上实现快速凝固，抑制了上述的偏析及底缩缺陷，解决了传统离心铸造工艺的不足。另外，由于电弧对钢背基体的活化作用，增加了轴承衬堆焊层与钢背底之间的结合强度，防止轴瓦脱落，从而提供了轴瓦的服役可靠性。