保持架材料
一、合金材料
1)碳素鋼板或低合金鋼
對于大量生產的普通精度的中小型軸承,都采用優質碳素鋼薄板沖制保持架,優點是價廉,對一般用途已能勝任,缺點是高速時噪聲高,易損壞,在突然轉向或突然加速或減速時更易損壞,同時剛度差,易磨損。
較大軸承采用低碳鋼車制保持架,國外較廣泛采用—種含鉛的易切削鋼加工,提高生產效率。在戶外越野車輛中,有采用石墨鋼制作保持架的,其能保證在缺少潤滑劑時起到一定的自潤滑作用。這種鋼質車制保持架的優點是強度高、噪聲低;缺點是重,高速時離心力大,易生銹。適用于較大負荷。
這種材料因其多孔性能貯存潤滑油而有自潤滑作用,離心力也較小,但是強度較差。
二、非鐵合金材料
鐵合金保持架因抗“抱合”性能不佳,不能在高速下旋轉。在磨損敏感和有“抱合”危險時,宜采用銅合金保持架。一般沖壓保持架采用磷青銅,車制保持架采用高強度黃銅。高強度黃銅磨損特性好,可鑄可鍛,車加工性能也好,容易制出較光潔的兜孔表面和引導表面。
銅材配鋼材乃是低摩擦副,而且銅材耐銹蝕,磨損及落屑均少,所制實體保持架可靠性高,多用于較高速度、較大負荷或要求軸承可靠性高的場合。銅材較重,速度太高時必須考慮到它的很大離心力,銅材屬于較貴重金屬,一般考慮節約使用或代用。
低溫或高真空狀態下使用的軸承保持架,也有采用青銅和黃銅材料的,其中青銅材料以磷青銅為主,黃銅則多用作合金材料,單材黃銅則因其含有大量的鋅容易蒸發,一般不用。
鋁合金可作為銅材的代用品,優點是離心力小,價廉,同時其熔點較低,可以用壓鑄法獲得強度較高而形狀較復雜的合理型面,使其能適應更高轉速和更大負荷的要求。
三、工程塑料
塑料由于密度小,很早就被用作保持架材料,它的強度小,但是其強度和密度的比值與金屬差不多,高速時離心力小,而且大多具有自潤滑性,另有摩擦系數小、耐磨損等優點,而熱塑性塑料又可用注射成型法得到設計上需要的較為復雜的型面,以實現更多的功能。塑料有較好的柔順性,有一定吸振降噪作用。塑料保持架的缺點是耐熱性差,它的熱導率小又使耐熱性差的缺點更為突出,塑料的熱膨脹系數比金屬的高十倍左右,在溫度變化較大時,會引起尺寸較大變化,例如引導面游隙的變化就較大,外形尺寸也變得較不均勻,兜孔間隙或大或小。另外塑料的彈性常數比金屬小百倍左右,一般用來制造對剛度沒有嚴格要求的保持架。
塑料保持架的其他缺點還有,不論使用或貯存,超過一定時間就會老化變質,而保持架浸油不足時遇有潮氣或溫度變化,會吸入或附著水分,這樣導致軸承引導表面和滾動體表 面發生淺灰色水銹。但塑料保持架的缺點正在不斷獲得改進,比如加入各種填料以加強其 強度、剛度和尺寸穩定性。當前,幾乎在所有各種類型的軸承中,都有帶塑料保持架的品種。
1)酚醛樹脂塑料
酚醛樹脂塑料保持架應用最早,因其自身強度不足,所以要加入布、玻璃纖維、尼龍布等增強填料而制成復合材料,其中以布基為材料的車制酚醛保持架通稱夾布膠木保持架,因表面含有潤滑油,提高了潤滑性能,適于在高速旋轉軸承及機床軸承中作為保持架材料。
熱塑性樹脂如聚酰胺(尼龍)、聚甲醛等大多是尼龍6和尼龍66添加玻璃纖維和二硫化鉬等來提高強度制成的復合材料,用于制造滾針軸承等的保持架。
在有耐腐蝕要求時,采用塑料保持架也是有利的。但應注意某些塑料對某些酸類的耐力有所不足。
耐高溫的塑料不太多,尼龍和聚縮醛只能使用到100℃范圍內,熱固性增加酚醛樹脂的使用溫度,比它略高,聚酰亞胺可望使用到300℃左右。今后,隨著新的耐熱材料的研究,使用碳素纖維強化塑料的應用溫度范圍將愈加寬廣。
在低溫軸承的保持架材料中,聚四氟乙烯(PTFE)和聚酰亞胺可用到—200℃,而聚四氟乙烯具有良好的潤滑性能,可作為自潤滑保持架。在液態氧中工作的低溫軸承,可用添加15%~20%玻璃纖維的聚四氟乙烯作保持架。
一般尼龍等塑料自身能浸入潤滑油,有少許自潤滑作用。自潤滑塑料的特性,對在真空中使用的軸承保持架能有較理想的效果,但是聚四,氟乙烯到200℃左右就不能使用,所以在高溫時選用聚酰亞胺為佳。