高耐磨抗疲劳轴瓦材料
轴瓦是发动机用量最大的配件之一,轴瓦的工作稳定性及寿命直接影响到发动机的工作稳定性和工作效率。随着科技的快速发展,当前的轴瓦产品已不能满足重型卡车、坦克、舰船等高速、高承载型发动机的使用要求,逐渐暴露出越来越多的问题。目前常用的轴瓦结构形式为钢背+减摩合金层,机械加工完毕后,在其内表面的基体上先电镀1-3μm 厚的镍栅阻挡层,继之电镀15-30μm 厚的铅锡铜(PbSnCu) 三元合金减摩层,最后在全部表面上电镀1-2?m 厚的锡(Sn) 或铅锡(PbSn) 合金防护层,这就形成了传统的三层轴瓦。但是这种传统的三层轴瓦的缺点是软覆层耐磨性不足,而且覆层一旦被磨损,硬的镍栅层就会导致轴承很快失去应急运行能力,因此新型轴承材料的研制成为了世界各国的研究重点。奥地利美巴滑动轴承公司(Miba Gleitlager AG) 目前已成功研制了一系列的新型轴承材料,这种材料具有极高的耐磨性和疲劳强度,并具有极佳的摩擦学特性,它采用的关键技术是对轴瓦溅镀一层具有特殊组织结构的超微晶粒结构材料,如AlSn20 等。这种采用新型材料涂层的轴瓦属于滑动轴承的第四代产品,目前只有德国,英国,奥地利等少数几个国家生产,而在我国尚属空白,因此价格非常昂贵(7-10欧元/片)。
我们在认真研究分析进口轴瓦材料组织要求和制造工艺的基础上,对磁控溅射镀膜进行了试验分析和工艺生产摸索,最终掌握了这种新型轴瓦材料的关键工艺技术,并在美国休斯敦的研发中心通过对工艺参数的摸索与改进,获得了结构与生产工艺不同于美巴公司的溅射轴瓦镀层。轴瓦镀层表面形貌、组织结构、结合强度、镀层硬度和耐磨性都超出预期要求,通过国内大型研究所台架实验,镀层在循环加载实验中133MPa未见疲劳,最终测得抗疲劳强度≥140Mpa。结果说明:其性能指标均已经超出美巴滑动轴承公司同类产品(平均摩擦系数: 0.09-0.11, 磨损深度: 12μm, 硬度(HV0.025g): 75-90),完全可以取代价格昂贵的进口轴瓦。
通过物理气相沉积设备生成第四代镍栅溅射式新型轴瓦,具有自主知识产权,生产工艺可靠、设备简单。以每台设备400片/天的生产速率,年生产量约为145,000片,平均每片轴瓦成本为20-30元,售价在100-150元,年毛利润为1,100万元。
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