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逯世廷 陕西国防工业职业技术学院汽车工程学院
摘要：目前，内燃机滑动轴承的选材主要是铜基合金和铝基合金，简述了铜基合金、铝基合金的材料性能。结合深冷处理工艺，研究了深冷处理对铜基合金和铝基合金性能的影响。以某军车发动机连杆小头上的滑动轴承为例，说明深冷处理对铜基合金轴承的加工有重要意义。
关键词：滑动轴承；铜基合金；铝基合金；深冷处理
中图分类号：TH117.1 文献识别码：A 文章编号：1001-828X(2019)021-0376-01
在内燃机中，滑动轴承是非常重要的零部件，它与曲轴、活塞
销、凸轮轴等组成重要的摩擦副。滑动轴承的性能直接影响内燃机的工作可靠性和使用寿命，选择好的材料和加工工艺尤为重要[1]。
一、滑动轴承主要材料
应滑动轴承性能要求，巴氏合金、铝基合金、铜基合金是主选材料[2]。
１．巴氏合金
巴氏合金在内燃机上使用较早，有160多年的历史。巴氏合金有良好的顺应性、嵌藏性和相容性等表面特性，但是疲劳强度和承载能力较差，随着工作温度的升高其力学性能急剧下降，因此其使用受到了限制，主要用作减摩材料。
２．铝基合金
最早铝基合轴承金应用于美国，具有良好的顺应性、嵌入性、抗粘咬性、耐腐蚀性、耐减摩性等，同时密度小、导热性好、承载能力大、疲劳强度高，所以被广泛应用。铝基滑动轴承材料按其所含元素及含量不同可分为铝锌合金、铝硅合金、铝铅合金、低锡铝合金、中锡铝合金、高锡铝合金等[3]。铝锌合金轴承材料硬度比较高，但嵌入性和顺应性较差；铝硅合金是一种锻造和铸造合金，其主要成分是铝、硅，硅的含量一般为11%，硅颗粒可以明显提高合金的耐磨性；铝铅合金有耐磨性好、承载能力大、抗咬合性能好、成本比较低等优点，曾经很受欢迎；低锡铝合金承载能力、抗疲劳强度、抗穴蚀能力和耐腐蚀性方面性能都比较好，嵌入性和顺应性比较差；中锡铝合金在工作中轴承与轴的过度磨损及咬粘，其疲劳强度也很高；高锡铝抗咬合性和嵌入性都非常好。
李民基３．铜基合金
铜基合金有热传导性好、承载能力强、熔点高、耐热性好、优良的减摩耐磨性能等优点[4]，常用的铜基轴承合金有黄铜、铅青铜、锡青铜、铝青铜、锑青铜、铍青铜等铜基合金[5]。黄铜耐磨性特别好，理想的耐磨黄铜材料是高强度黄铜，给其添加 Al、Si、Mn、Fe、稀土等元素，可提高铜合金的综合力学性能；铅青铜具有优良的减摩性、高的导热性和疲劳强度，铅青铜抗粘附能力较差，用于低速、重载轴承；锡青铜有硬度高的优点，但其磨合性和嵌入性较差，适用于重载及中速场合；铝青铜是一种很好的耐磨材料；锑青铜材料的耐磨性和切削加工性能都很好；铍青铜支撑能力和耐磨性特别优良。
二、铝基合金、铜基合金的深冷处理
深冷处理是在普通冷处理基础上发展来的一门新技术，是将被处理工件置于特定的、可控的低温环境中，使材料的微观组织结构产生变化，从而达到提高或改善材料性能的一种技术[6]。
１．铜基合金深冷处理
通过对铜基合金材料进行深冷处理，可提高其抗疲劳强度，增强其耐磨性。通过机理分析发现，对铜基合金深冷处理可使材料晶粒细化，晶界增多，位错阻力增大，从而使材料的硬度和强度增加，但材料塑性不会降低。实验发现，多次深冷处理后，材料的抗冲击磨损性能显著提高[7]。
２．铜基合金轴承加工工艺
以某军车柴油机连杆小头上的滑动轴承为例，在柴油机运转过程中受气体爆发力以及活塞连杆往复惯性力和离心力的作用，滑动轴承受周期性变化的载荷，其平均压力高大20到80MPa.为满足其工作性能要求，滑动轴承选材锡青铜
(QSn7-0.2)，加工流程如下：
在加工过程中，旋压使轴承产生一定的残余应力，通过退火可以消除一部分的残余应力，但是效果不够好，在过去的实验中发现，只通过退火处理，滑动轴承的抗疲劳强度和耐磨性不够好，会出现疲劳点蚀。在退火后加以零下140℃、24h 深冷处理，再做实验发现滑动轴承的抗疲劳强度和耐磨性明显增强。
同时由于退火使轴承的强度有所下降，在深冷处理后，轴承的强度也得到提高。滑动轴承的油槽和油孔是在装入连杆后加工的，在保证轴承尺寸稳定方面深冷处理也起到了一定的作用。
以上对滑动轴承的深冷处理算是一次深冷处理，在滑动轴承装入连杆时，是在液氮冷却下，使其冷缩装入连杆小头，这一过程也是对滑动轴承的一次深冷处理，通过两次深冷处理，滑动轴承的抗冲击磨损性能显著提高，能完全满足当下军用车发动机工作需要。
三、结语
1.内燃机连杆滑动轴承选材主要是铜基合金材料和铝基合金材料；
2.为保证滑动轴承的力学性能，深冷处理是一种比较好的处理工艺。在加工过程中产生的残余应力是影响轴承工作性能的主要因素，通过深冷处理可以很好的消除残余应力，同时还可以提高轴承的尺寸稳定。
3.滑动轴承作为内燃机上的重要部件，其工作性能的要求高，所以，新的、优质的材料需要不断研发，更好的加工工艺也需要我们努力探索。
参考文献：
[1]李国柱，石云山，张乐山，等.内燃机滑动轴承[M].上海：上海交通大学出版社,2003.
[2]张国兴.现代滑动轴承复合材料[J].机械工程师,2005(9):118-119.[3]陈玉明，揭晓华，吴锋，李黎明.铝基滑动轴承合金材料的研究进展[J].材料研究与应用,2007,1(2):95-98.
[4]刘平，田保红，赵冬梅.铜合金功能材料[M].北京：科学出版社,2004.
[5]张随.滑动轴承用Cu-Sn-Bi 合金的性能[J].汽车工艺与材料AT&M,2011(7):58-61.
[6]张红，王俊杰，郭嘉.深冷处理及深冷处理设备[J].五金科技,2008,36(4):102-107.
[7]陈鼎，董建峰，马国芝，等.有金属合金的深冷处理发展概况[J].材料导报,2010,24(21):1-4.
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