Det pulvermetallurgiska självsmörjande lagermaterialsystemet består av två delar: matrismaterial och smörjande material. Matrismaterialen inkluderar järnbaserade, kopparbaserade, aluminiumbaserade och metallbaserade. Det finns tre typer av smörjmedel: flytande (främst olja), smörjfett (halvfast) och fast smörjmedel. Temperaturintervallen för oljesmörjning och fettsmörjning är relativt snäva, från -60 grad till +350 grad respektive -70 grad till +370 grad; Solid smörjning är lämplig för ett brett temperaturområde, från låg temperatur till över 1000 grader. Pulvermetallurgin har sin unika processteknik. Olika typer av fasta smörjmedel kan läggas till olika typer av matriser för att ersätta olja och fett i form av fasta pulver, tunna filmer eller kompositmaterial. Friktionsytorna mellan lager och axlar kan isoleras och användas för smörjning under allt tuffare driftsförhållanden för olika typer av maskiner. Den här artikeln introducerar kortfattat transformations- och tillämpningsöversikten av vanliga självsmörjande lager i pulvermetallurgi, deras egenskaper och deras urvalsprinciper (eller referensbas) vid konstruktion av fordons- och andra huvudmotorer.
1. Transformations- och tillämpningsöversikt av pulvermetallurgiska självsmörjande lager
Pulvermetallurgi självsmörjande lager dök upp i USA 1870. Det var det första pressade kopparblylegeringslagret. Det moderna pulvermetallurgiska sintrade bronslagret föreslogs i ett tyskt patent 1910 och tillverkades framgångsrikt av General Electric Company i USA. Dess materialsammansättning är Cu-13S-i10Pb-4C med en oljehalt på 5 % (massfraktion), och den patenterades i USA 1916. Från början av 1930-talet till slutet av 1940-talet , pulvermetallurgiska självsmörjande lager uppstod, inklusive:
Självsmörjande lager av sintrade bronsgrafit föddes. Chrysler, ett amerikanskt bilföretag, tillverkade sintrade bronsgrafitlager med pulvermetallurgi omkring 1930. Det är ett torrt friktionslager (utan behov av smörjolja) som är lämpligt för arbetsförhållanden med medelstor belastning och hög hastighet.
Sintrade järnbaserade oljelager dök upp i Tyskland i slutet av 1930-talet. På 1950-talet var utvecklingen av sintrade järnbaserade oljelager i olika länder snabb. På grund av dess låga kostnad och utmärkta prestanda har den använts i stor utsträckning i industrier som bilar både nationellt och internationellt, och har börjat ersätta bronsgrafitlager.
Sintrade metallstål trelagers metallkompositlager introducerades på 1940-talet. Den är sammansatt av en trelagers metallkomposit av stål, sintrad kopparnickellegering och babbitt-legering, vilket markerar början på utvecklingen av sintrade metallkompositmaterial.
Efter 1950-talet, i detta skede, var de viktigaste utvecklingarna inom processtekniken för pulvermetallurgi självsmörjande lager:
Modifierad plast sintrade bronsstål baksida tre-lager kompositmaterial lager DU och DX föddes. Glacier Metals utvecklade detta treskiktiga kompositmaterial i början av 1950-talet, som sedan skars och rullades till tunnväggiga kompositlager (varunamn DU). Detta är ytterligare ett stort genombrott inom kompositlagertekniken med torr friktion. På 1960-talet utvecklade företaget även en annan typ av trelagers kompositmateriallager (varunamn DX), som är ett gränsfriktions (boundary lubrication) kompositlager som kan användas för självsmörjande lager i bilar. Dongfeng Motors, som EQ1092-serien av bilar, har använts i stor utsträckning i fordon sedan 1980-talet.
Sintrade koppar blylegerade stålbackade bimetalliska lagerskålar föddes på 1960-talet. Detta är ett nytt framsteg inom pulvermetallurgi självsmörjande lagerteknik. Jämfört med 3-lagerkompositlager tål det högre belastningar och kan användas som glidlager och små ändlagerskal för tunga dieselmotorer och chassier. Det används ofta i EQ1141-serien av tunga Dongfeng-lastbilar.
Sintrat aluminiumbaserat oljelager föddes. 1966 övervann USA svårigheterna med aluminiumbaserad sintringsteknik och utvecklade sintrade aluminiumbaserade oljelager. Den har egenskaperna för låg vikt, utmärkt prestanda och låg kostnad, och används ofta i industrier som flyg och bilar. Under de senaste åren har den installerats och använts i stor utsträckning på Dongfeng lätta fordon.
Framväxten av sintrade aluminium blylegerade stålbackade bimetalliska lager. I början av 1970-talet utvecklade USA denna typ av lager (lagerskal). Senare bedrev även länder som Storbritannien, Frankrike, Japan, Tyskland och fd Sovjetunionen forskning och produktion, och det användes i stor utsträckning i medelstora och lätta motorer. Det har uppenbara tekniska och ekonomiska fördelar jämfört med att använda kopparbaserade lager.
Introduktion till tillverkningsprocessen av pulvermetallurgi självsmörjande lager
Pulvermetallurgi självsmörjande lager tillverkas av metallpulver (såsom järnpulver, kopparpulver, aluminiumpulver, etc.) och smörjmedelskomponenter (såsom metall, icke-metall, etc.) genom satsning, blandad pressning och sintringsprocesser. Att sänka ner smörjolja i sintrade porösa metallmaterial kan producera oljeinnehållande lager; Genom att sprida kopparlegeringspulver på den behandlade stålryggen, lös sintring och valsning, kan bimetalliska materiallagerskal (lager) framställas; Ett trelagers kompositmaterial (som DU, DX, etc.) kan tillverkas genom att återuppvärma och laminera ett lager av modifierad plast på en löst sintrad men inte valsad bimetallplåt (remsa) och rulla den för att få ett trelager komposit material. Sedan 1950-talet har dessa lager använts i stor utsträckning som glidlager för bilar och motorcyklar, hushållsapparater, jordbruksmaskiner, lätta industrimaskiner, verktygsmaskiner och mer.
3. Egenskaper hos självsmörjande lager tillverkade med pulvermetallurgisk metod
Jämfört med traditionella gjutnings- och smides täta material har den följande egenskaper:
Olika fasta smörjmedel (såsom grafit, svavel, sulfider, bly, molybdendisulfid, kalciumfluorid, etc.) kan tillsättas under blandningen för att förbättra materialets antifriktionsprestanda;
Den porösa naturen hos sintrade material kan användas för att impregnera olika smörjoljor eller fylla fasta smörjmedel ‚ Alternativt kan varma kompresser och rullande modifierade plastremsor förbättra materialets självsmörjande och friktionsreducerande egenskaper;
Dess utmärkta självsmörjande egenskaper gör att den kan användas i områden där smörjmedel är svåra att nå och där det är svårt att fylla på eller inte vill tanka (som i industrier som medicin, livsmedel, textilier etc.) för att uppnå säkra och oljefria effekter;
Det är lättare att tillverka bimetalliska material såsom baksida av blylegerat kopparstål och baksida av blylegerat aluminiumstål utan segregering och med stor skillnad i metalldensitet;
Material med porösa egenskaper kan minska vibrationer och buller;
Flexibiliteten i valet av materialsammansättning är stor, och material som metaller och legeringar, icke-metaller, föreningar och organiska polymerer kan tillsättas och användas för att uppnå idealisk antifriktionsprestanda;
Antifriktionsmaterial för speciella ändamål såsom luftlager, hydrauliska lager, korrosionsbeständiga lager, etc. Det utnyttjar ytterligare egenskaperna hos pulvermetallurgiska antifriktionsmaterial.
4. Urvalsprinciper vid konstruktion och tillverkning av fordons- och andra huvudmotorer
Vid konstruktion och tillverkning av inhemskt producerade bilar, motorcyklar etc., förutom att förstå egenskaperna och produktionsprocessen för pulvermetallurgiska material och delar, är det också nödvändigt att beakta stresstillståndet, arbetsförhållandena (arbetsförhållanden), prestanda och andra speciella krav på de valda materialen och delarna, samt tekniska och ekonomiska fördelar ‚ Välj efter en omfattande analys och jämförelse enligt följande principer som är lämpligt.
4.1 Val av självsmörjande lagermaterialmatris
(1) Järnbaserade oljelager av sintrad metall kan väljas för driftförhållanden med hög belastning och låga hastigheter. Järnresurser är rikliga och lättillgängliga, med låga kostnader. Genom legering eller tillsatser kan matrisens styrka och friktionsreducerande prestanda förbättras, och den har högre slitstyrka och bärande kapacitet än kopparbaserade lager.
Aluminiumbaserade oljelager av sintrad metall kan väljas för hög hastighet och låg belastning. Aluminium har blivit ett lovande lättviktsmaterial på grund av dess låga densitet, höga hållfasthet, höga modul och korrosionsbeständighet genom legering; Alternativt kan bronsbaserade oljehaltiga lager väljas. Koppar har hög antifriktionsprestanda, värmeledningsförmåga och korrosionsbeständighet, men dess pris är högre än för järnbaserade och aluminiumbaserade lager.
För arbetsförhållanden med hög precision och betydande temperaturförändringar bör järnbaserade sintrade metalloljelager väljas. Eftersom dess linjära expansionskoefficient ligger nära den dubbla stålaxeln.
Koppar- eller aluminiumbaserade oljelager av sintrad metall med god korrosionsbeständighet och icke-magnetiska egenskaper bör väljas för arbetsförhållanden i fuktiga arbetsmiljöer och alternerande magnetfält.
Med tanke på inhemska resurser och ekonomiska överväganden, bör järnbaserade sintrade metalloljelager väljas så mycket som möjligt för att minska kostnaderna, förutsatt att deras prestanda kan uppfylla designkraven.
4.2 Val av materialhållfasthet för delar
Porerna i sintrade oljelager kan variera inom intervallet 10% till 30%, bland vilka porerna är oljelagringshål. Men dess porer har en betydande inverkan på materialets densitet och styrka. Materialets styrka ökar med minskningen av porositeten (dvs. ökningen av densiteten). För att säkerställa det sintrade materialets hållfasthet kan därför dess densitet vara lämpligt högre (dvs. porositeten kan vara lämpligt lägre under arbetsförhållanden med hög belastning); Tvärtom kan porositeten vara högre för att förbättra delmaterialets självsmörjande prestanda.
4.3 Val av slitstyrka för delmaterial
(1) I allmänhet, när hårdheten hos materialet är hög, är dess slitstyrka bättre;
(2) Materialet med hög halt av perlit i sin metallografiska struktur har god slitstyrka;
(3) Den höga slitstyrkan hos material som innehåller smörjmedel (såsom grafit, molybdendisulfid, etc.) är avsevärt förbättrad;
(4) Ytbehandling (såsom ångbehandling, vulkanisering, uppkolning, infiltration av kolkväve, etc.) kan förbättra slitstyrkan hos material;
(5) Närvaron av en lämplig mängd dispergerade hårda punktfaser (såsom karbider) i matrisen kan avsevärt förbättra materialets slitstyrka.
4.4 Val av smörjvillkor för delar
(1) Dåliga smörjförhållanden kräver regelbunden tillsats av smörjolja eller fett; I områden där smörjfett är svårt att nå, bör lager med hög självsmörjande prestanda väljas;
För de med goda smörjförhållanden (som trycksmörjning, cirkulerande oljekretsar etc.) kan material med lägre porositet väljas för att förbättra deras hållfasthet.
4.5 Tillsats av legeringselement
Ibland är det nödvändigt att förbättra de omfattande egenskaperna hos självsmörjande och antifriktionsmaterial, såsom styrka, hårdhet, slitstyrka och tillåtet PV-värde, genom att lägga till lämpliga mängder legeringselement som C, Cu, Mo, Ni, P , och S.
2024 januari2:aVecka MarginalProduktrekommendation:
Trelagers metall-polymer självsmörjande lager:
Trelagers metall-polymer självsmörjande lager är lättare och har bättre mekanisk och belastningsprestanda. Dessutom förbättras slitstyrkan och ljudabsorberande funktionen samtidigt som ett mer variabelt vridmomentområde kan monteras.
https://www.marginalbearings.com/bimetallic-bushes/three-layer-metal-polymer-self-lubricating.html
