中国自润滑轴承工作原理及材料选择与制备情况

         导读：中国自润滑轴承工作原理及材料选择与制备情况。自润滑轴承的工作原理是将固体润滑剂转移到对偶面上形成固体润滑膜，使摩擦发生在润滑剂内部，从而减少摩擦，降低磨损。润滑膜一方面能防止对偶材料表面直接接触，另一方面具有极低的剪切强度，能显著降低摩擦系数。

         参考《2016-2022年中国自润滑轴承市场运营现状及十三五竞争战略分析报告》

         自润滑轴承的工作原理是将固体润滑剂转移到对偶面上形成固体润滑膜，使摩擦发生在润滑剂内部，从而减少摩擦，降低磨损。润滑膜一方面能防止对偶材料表面直接接触，另一方面具有极低的剪切强度，能显著降低摩擦系数。

         自润滑材料由基体材料和减摩材料复合而成，是自润滑轴承性能优劣的关键。其中，不同材料的组合及工况条件都会影响自润滑材料的摩擦性能。因此，自润滑轴承行业的核心技术主要体现在根据不同的工况条件选择合适的材料组元，通过科学的制备方法合成自润滑材料，并运用精加工技术精密成型。

         1、自润滑材料的选择

         复合材料是材料发展的必然趋势之一，自润滑材料一般由基体材料和减摩材料复合而成。

         （1）基体材料

         基体材料是形成一定的物理力学性能的组元。自润滑轴承基体材料主要有金属材料（碳素钢、铜合金、铝合金等）和非金属材料（塑料、橡胶、硬木等）。

         理想的基体材料需具备良好的机械性能、耐腐蚀性、高承载能力、低线膨胀系数、良好的成型加工性能等特性。

         （2）减摩材料

         减摩材料主要有金属减摩材料、聚合物减摩材料及固体润滑剂。金属减摩材料主要有铜合金、铝合金、锌合金、巴氏合金等；聚合物减摩材料主要有PTFE、POM、PA、PI、酚醛树脂、PEEK等高分子材料；固体润滑剂主要有石墨、MoS2等。理想的减摩材料应具备低摩擦系数、良好的耐磨性、良好的导热性、良好的顺应性、良好的嵌入性、疲劳强度高、耐温等级高等特点。

         金属减摩材料虽然承载能力高、疲劳强度高、耐温等级高、导热性能好，但其耐磨性能差、摩擦系数高，容易发生黏着磨损。聚合物减摩材料摩擦系数低，摩擦相容性、顺应性和嵌入性较好，但其耐磨性差、疲劳强度低、承载能力低。

         固体润滑剂抗剪切强度和摩擦系数较低，但其耐磨性差、疲劳强度低。

         综上所述，上述减摩材料各有优缺点，无法单独直接用于自润滑轴承。实际生产中，企业往往要根据每种材料的特性及工况条件的具体要求，对材料进行物理或化学的改性复合，提高减摩材料的综合性能。以PTFE为例，其优点是摩擦系数小，但其热导性和耐磨性能差、承载能力低。为改善PTFE的特性并增强其稳定性，在PTFE中添加其他材料如纤维、石墨、MoS2、铜粉等复合而成的新材料能从根本上弥补PTFE材料的缺陷，组成一种较为理想的减摩材料。

         2、自润滑材料的制备

         （1）熔炼铸造法

         熔炼铸造法的优点是：可得到密度较高、孔隙较少的减摩材料，且基体与润滑剂的结合强度高，不易脱落，综合力学性能较好。该法可铸造各种复杂形状的零件，可以实现大规模量产。其缺点是：成份设计的自由度受到较大限制以及环境污染、材料利用率低和制造成本高等。

         （2）粉末冶金法

         粉末冶金法的优点是：在成份设计和润滑剂添加等方面具有较大的自由度，可制造出几乎无偏析、组织均匀和加工性能良好的材料，特别是在改善耐磨性方面大大优于传统铸造材料，因此在当前的自润滑材料制备中应用较广。其缺点是：制作的材料力学性能较差，制备过程中金属粉末易被氧化污染，基体与润滑剂之间结合强度低，材料的整体冲击韧性和强度较低以及制备工序繁多等。

         （3）表面复合法

         表面复合法包括表面烧结、表面喷涂、溅射沉积等工序。其优点是可使基体与表面材料层各自的优点得以充分发挥，满足特殊工况条件要求。其技术难点是解决涂层与基体间的结合强度以及涂层材料自身的摩擦性能问题。

         从成型加工角度来看，自润滑轴承加工可分为卷制精密加工和非卷制精密加工两种。卷制自精密加工的关键技术在于自润滑材料的自动化生产和后期自动化成型加工（如落料、成型、整形、车加工等）。非卷制精密加工的关键技术在于材料的铸造工艺和精密加工。同时自动化、高效率、高质量的成型技术及相配套的自动检测技术成为行业加工技术的发展方向。

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