止推滑动轴承制造技术的进展
发布时间：2010-09-19 浏览次数：908
一、止推滑动轴承简介
1、简介：止推滑动轴承（plain thrust bearing），承受轴向（沿着或平行于旋转轴线）载荷的滑动轴承。结构有：单金属和双金属的。双金属止推轴承或称复合金属止推轴承。
2、产品及用场：止推滑动轴承，是通用机械基础零件，在各种转动机械上用量大、范围广，其用量是以亿为单位计量的。典型的产品有：（1）标准或非标标准的单、双面有铜合金减摩层的止推轴承环，整圆环、半圆环、环片等；（2）锻压机行业、重型及矿山机床、大马力柴油机用的大直径止推轴承圆环(Thrust washer)，直径可达450mm；（3）超厚衬背的零件有低中压齿轴油泵的浮动轴承套；（4）凹凸半圆形、异形的零件有：柴油机中的推力轴承垫（Spherical shells for operating pistons in Diesel engines Thrust-bearing pads）；汽车空调压缩机中的旋转滑靴(Piston shoes)；中、高压齿轮油泵中的椭圆形侧板(Side-plates)、8字形浮动侧板等。
二、止推滑动轴承传统制造方法及存在的不足
1、传统的制造方法
（1）整体铸造件：早期是使用单一的整体金属铸造，经加工而成，这种金属的代表有青铜又称炮铜（锡9～11％，其余为铜）。其不足是强度不高。
（2）铸造成双金属：由于运输工具的发展，二十世纪三十年代，出现了将铜合金浇铸在钢衬背上做成双层金属板、带，再加工成止推轴承。
加工：钢衬背机械加工—酸碱清洗—预热—挂硼砂—熔化浇铸轴承合金—冷却。
（3）烧结双金属的制造：由美国开发出来，它与浇铸工艺相比，有制造简单、节省有色金属材料的优势，后来得到了较快的发展。目前，采用烧结方法较多的国家有美国、欧洲、亚洲日本、中国……
在钢板、钢带上烧结一层铜合金材料，是这样制造的：先在清理好的镀铜或不镀铜的钢背布铺上铜合金粉——入炉烧结——轧制——再烧结，制成双金属原板、带轴承材料，对材料进行裁切等机械加工后制成止推轴承。
（4）上述加工方法，都属于材料去除加工方法。
2、传统制造方法的不足
随着产品品种的增加、技术性能要求的提高，暴露出了它们的不足：
（1）材料利用率太低。特别是对有色金属的浪费，以止推轴承圆环为例，材料的利用率平均仅有40%左右，浇铸方法利用率就更低。
（2）烧结法（热轧制除外）的材料性能还没有达到机械结构零件的性能要求，钢层上烧结的铜合金材料一般是用轧辊开式冷轧制工艺方法，轧制出铜合金的致密度只能在93%∼97%之间徘徊，达不到相对密度≧98%∼99%以上机械结构零件的性能要求。
（3）对特种形状和超常尺寸的材料和零件难以实现工业化的大生产制造如：
①圆形、环形、半圆环形、凹凸半球形、不规则形等止推轴承，只能是用材料“去除”的加工方法来得到Z终零件。
②超常尺寸的：a.超宽尺寸（大于200mm到以上）；b.超厚衬背（大于10mm到以上）。
三、止推滑动轴承加工新工艺
为加速中国机械基础件工业的发展，1986年北京一工厂，在传统烧结法的基础上开发出一个省料、省工、省设备、省投资的双金属零件形状材料的生产工艺方法。即复合金属近净形零件材料（Near Net Shape material）新工艺。
1、进展一：近净形材料止推轴承
（1）简介
近净形材料产品（Near Net Shape material），是生产制造零件形状材料产品，其制造技术改造了传统的材料去除法。
双金属近净形材料产品，指复合金属材料（钢—铜合金双金属复合材料）是在零件形状钢衬背上烧结复合致密铜合金层的新材料产品。是由中国在1986年领先研发出来并开始投放市场的。
该加工方法，于1988年申请了中国发明专利“减摩轴承复合材料的生产工艺”，授权后曾列为北京市重大科技成果，国家级火炬计划项目。
加工方法是采用摆辗技术（Rocking Technology）使烧结铜合金成型致密，改造了传统方法的毛坯成形技术，领先开创了复合金属的止推滑动轴承零件材料的摆辗产品。
（2）工艺特点：
①用立式摆辗机替代了两辊平面轧机：立式摆辗机或称轴向模轧机（Axial Die—Rolling）其开口空间比两辊轧机高（近机床闭合高度），且变更了轧制模式。
②摆辗是一种辗扩式的压力成形加工工艺：上模与工件周期性局部接触施压，工件在递增变形积累过程中成形致密。
③产品致密度高、光洁度高、质量好：在连续周期性局部接触施压多次递增变形积累中，每一个孔隙连续不断地进行多次（十次以上）变形破坏，使烧结铜合金材料达到了相对密度≧98%∼99%以上的机械结构零件材料性能的要求，上模的光洁度，就是铜合金光洁度；
④生产率高：平均每件产品的加工工时≤4秒/件。
⑤节省有色金属材料：对价格昂贵铜合金的利用率近百分之百，是其它加工方法无可比拟的。
⑥能加工的产品从轴对称形扩展到了加工卷带材、异形材和零件：
异形材如：A、凹凸(半球形)零件的凹形里层和凸形外层表面复合铜合金材料；B、凹凸V型导板，分别在凹V和凸V的两个斜面上复合铜合金材料。
（3）经济社会效益
经过二十余年的推广和生产，其材料及产品已在机械通用零部件行业中，成为了不可替代的并起到了不可或缺的重要作用，节能、节材，对昂贵的铜合金利用率近100%。
2、进展二：净形成形止推轴承零件产品
（1）简介：
烧结双金属轴向止推轴承，是净形成形零件产品，是继近净形材料产品（Near Net Shape material）后于2002年又在中国研发成功的净形成形零件（Net Shape Forming Element），它不经切削加工、或极少量的精细加工就可以制成达到直接装配要求的产品。
该产于2002年获授权中国专利。属于中国高新技术产品目录中的产品。
它不用传统的钢板、带材作衬背，而是用钢粉和铜合金粉经先进工艺和设备，可以不经切削加工、或有的用极少量的精细加工就可以制成达到直接装配要求的产品。国内、外领先。是双金属轴向推力轴承制造工艺上的一项重大技术创新成果，又一次突破了现有的钢—烧结铜合金复合金属近形零件材料的加工制造模式，除可以做到合理利用并大量节约有色金属、黑色金属外，还能有效地节省大量的加工工时、人力及设备，具有节约能源、降低损耗、减少切削加工的突出特点，生产效率高，社会、经济、技术效益极其显著。
（2）特点是：
①节材、节能。材料利用率大于98%～99%以上。
②完成双金属零件的制造，只用两台套主要设备。节省机械加工3/4。
③降低制造成本平均约50%。
④完全达到机械结构零件的性能要求。
（3）小结
用两种金属粉材可以直接制造成机械结构零件产品，在世界业内有无可比拟甚至无可替代的技术优势，开创了烧结钢—烧结铜合金双金属少、无切削的节能、节材的复合金属零件新产业，这项产业和这个产品既是行业方向，又是有着巨大潜在市场和强大竞争力的新技术。
四、结束语
1、由于异质金属复合材料的性能功能化，充分发挥了各组元材料各自的特性和较低的成本及应用范围广泛，改变了传统金属材料发展潜力的不足，市场前景无限广阔。
2、钢衬背—烧结铜合金近净形材料止推轴承和净形成形烧结双金属止推轴承，都是复合金属材料和零件的近净成形产品，它的致密成型制造改造了传统的毛坯成形技术。
3、止推滑动轴承制造技术的进展，为开创一个的复合金属净形成型新兴产业掀开了新的一页。
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