《軸承的材料》課件

軸承的材料軸承是機(jī)械設(shè)備中必不可少的部件，在高速旋轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)中起著支撐和減小摩擦的作用。軸承的材料選擇直接影響著其使用壽命、可靠性以及工作性能，需要綜合考慮各種因素進(jìn)行選擇。軸承的功能和性能要求旋轉(zhuǎn)精度軸承的旋轉(zhuǎn)精度對(duì)設(shè)備的精度和壽命至關(guān)重要。承載能力軸承需要承受各種載荷，包括徑向載荷和軸向載荷。使用壽命軸承的壽命取決于材料、設(shè)計(jì)和使用環(huán)境。摩擦系數(shù)低摩擦系數(shù)可以提高效率，減少能量損耗。軸承材料的基本特性機(jī)械性能軸承材料需要具有良好的硬度、強(qiáng)度和韌性。它們可以承受高負(fù)荷，并且不會(huì)輕易變形或斷裂。耐磨性軸承材料需要耐磨損，以延長(zhǎng)使用壽命。良好的表面光潔度和耐磨性可以減少摩擦和磨損。疲勞強(qiáng)度軸承材料需要具有良好的疲勞強(qiáng)度，以抵抗反復(fù)載荷的影響。疲勞強(qiáng)度是軸承材料在反復(fù)載荷作用下不發(fā)生斷裂的性能。耐腐蝕性軸承材料需要耐腐蝕，以確保其在各種環(huán)境下的穩(wěn)定性。耐腐蝕性可以延長(zhǎng)軸承的使用壽命，并避免由于腐蝕引起的失效。鋼制軸承材料鋼制軸承材料是應(yīng)用最廣泛的軸承材料。它們具有高強(qiáng)度、高硬度、耐磨損和耐腐蝕等特點(diǎn)，能夠承受高負(fù)荷、高速運(yùn)轉(zhuǎn)和惡劣環(huán)境下的工作條件。鋼制軸承材料通常分為碳素鋼和合金鋼兩大類。碳素結(jié)構(gòu)鋼低碳鋼碳含量低，強(qiáng)度和硬度較低，延展性好，適合冷加工和焊接，用于制造低負(fù)荷軸承。中碳鋼碳含量適中，強(qiáng)度和硬度較高，延展性較好，用于制造中等負(fù)荷軸承。高碳鋼碳含量高，強(qiáng)度和硬度最高，延展性較差，適合淬火和回火處理，用于制造高負(fù)荷軸承。合金結(jié)構(gòu)鋼1強(qiáng)度和硬度合金鋼的強(qiáng)度和硬度比碳素鋼更高，因此可以承受更高的載荷和沖擊。2耐磨性和耐腐蝕性合金鋼的耐磨性和耐腐蝕性更好，延長(zhǎng)軸承的使用壽命，提高可靠性。3應(yīng)用范圍合金結(jié)構(gòu)鋼應(yīng)用于各種高負(fù)荷和高速軸承，例如汽車、航空、鐵路等。4種類常見的合金結(jié)構(gòu)鋼有鉻鋼、鉻鉬鋼、鉻錳鋼等，它們?cè)谛阅芎蛻?yīng)用上有所區(qū)別。軸承鋼的分類按化學(xué)成分分類軸承鋼可分為碳素軸承鋼和合金軸承鋼。按用途分類軸承鋼可分為滾動(dòng)軸承鋼和滑動(dòng)軸承鋼。按性能分類軸承鋼可分為高碳鋼、中碳鋼、低碳鋼。按生產(chǎn)方法分類軸承鋼可分為電爐鋼和轉(zhuǎn)爐鋼。軸承鋼的熱處理1淬火將鋼加熱到奧氏體化溫度后，快速冷卻到室溫或更低溫度，使鋼發(fā)生馬氏體相變2回火將淬火后的鋼加熱到低于Ac1的溫度，保溫一段時(shí)間后，再緩慢冷卻3正火將鋼加熱到Ac3或Ac1以上，保溫一段時(shí)間后，再緩慢冷卻4退火將鋼加熱到奧氏體化溫度，保溫一段時(shí)間后，再緩慢冷卻到室溫?zé)崽幚硎歉淖冚S承鋼內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，提高其力學(xué)性能和使用性能的工藝。淬火能使鋼獲得高硬度和強(qiáng)度，回火可以降低鋼的脆性，提高其韌性。軸承鋼的表面處理1表面淬火提高硬度和耐磨性2氮化提高表面硬度和耐磨性3鍍層提高耐腐蝕性和耐磨性4噴丸處理增加表面應(yīng)力，提高疲勞壽命表面處理可以提高軸承的性能，延長(zhǎng)使用壽命。選擇合適的表面處理方法取決于軸承的應(yīng)用環(huán)境和要求。陶瓷軸承材料陶瓷軸承材料在現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。陶瓷材料具有高硬度、耐磨損、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)異的特性，使其成為制造高性能軸承的理想選擇。陶瓷材料的特點(diǎn)陶瓷材料硬度高，耐磨損，抗壓強(qiáng)度高，抗沖擊性能好，適合用于高負(fù)荷、高速運(yùn)行的軸承。陶瓷材料耐腐蝕，可在惡劣環(huán)境下工作，延長(zhǎng)軸承的使用壽命，提高可靠性。陶瓷材料的摩擦系數(shù)低，可在潤(rùn)滑條件不足的情況下工作，提高軸承的效率，降低能耗。陶瓷材料耐高溫，可在高溫環(huán)境下工作，擴(kuò)展軸承的應(yīng)用范圍。代表性陶瓷材料1氧化鋁陶瓷氧化鋁陶瓷具有高硬度、耐磨損、耐高溫等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于精密軸承、航空航天等領(lǐng)域。2氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷具有高強(qiáng)度、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕等優(yōu)異性能?？捎糜谥圃旄咝阅茌S承，應(yīng)用于高溫、高負(fù)荷、高速工況。3碳化硅陶瓷碳化硅陶瓷具有高硬度、耐磨損、耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)。可用于制造高性能軸承，應(yīng)用于航空航天、汽車等領(lǐng)域。陶瓷軸承的應(yīng)用精密儀器陶瓷軸承在精密儀器中應(yīng)用廣泛，如手表、相機(jī)等。其耐磨損、耐腐蝕、低摩擦系數(shù)等特性，能有效提高儀器的精度和壽命。航空航天陶瓷軸承在航空航天領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用，如飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、衛(wèi)星等。其輕量化、耐高溫、耐沖擊等特性，能有效提高航天器的性能和安全。復(fù)合軸承材料復(fù)合軸承材料結(jié)合了兩種或多種材料的優(yōu)點(diǎn)，以克服單一材料的局限性。這些材料通常具有優(yōu)異的強(qiáng)度、耐磨性、耐腐蝕性和低摩擦系數(shù)等特性，使其在高負(fù)荷、高溫或腐蝕性環(huán)境中表現(xiàn)出色。高分子材料軸承聚四氟乙烯耐磨損、耐腐蝕，具有低摩擦系數(shù)，適合于高溫、高壓環(huán)境。尼龍耐磨損、耐沖擊，具有良好的自潤(rùn)滑性，適用于低速、輕載荷環(huán)境。聚氨酯具有良好的彈性和耐磨損性能，適合于中等速度、中等載荷環(huán)境。高分子材料的特點(diǎn)高強(qiáng)度高分子材料具有良好的抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，可以承受較大的外力作用，不易變形或斷裂。耐磨性高分子材料的摩擦系數(shù)較低，耐磨損性能優(yōu)異，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)或承受磨損的條件下可以保持良好的工作性能。耐腐蝕性高分子材料具有較強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性，不易腐蝕，適合在惡劣的環(huán)境中使用?？杉庸ば愿叻肿硬牧系娜埸c(diǎn)較低，易于加工成各種形狀和尺寸的部件，適應(yīng)各種應(yīng)用需求。代表性高分子材料聚四氟乙烯(PTFE)摩擦系數(shù)低，耐高溫，耐腐蝕，自潤(rùn)滑性能優(yōu)異。聚酰胺(PA)強(qiáng)度高，剛性好，耐磨損，耐沖擊，吸水性低。聚醚醚酮(PEEK)耐高溫，耐化學(xué)腐蝕，強(qiáng)度高，剛性好，蠕變性能優(yōu)異。聚丙烯(PP)輕質(zhì)，耐化學(xué)腐蝕，強(qiáng)度適中，價(jià)格低廉，廣泛應(yīng)用于各種軸承。高分子軸承的應(yīng)用11.溫度敏感的設(shè)備高分子軸承能承受極端溫度，如冰箱、烤箱或洗衣機(jī)。22.醫(yī)療設(shè)備高分子軸承應(yīng)用于人工關(guān)節(jié)、心臟瓣膜和牙科植入物。33.汽車行業(yè)高分子軸承在發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中發(fā)揮作用。44.航空航天高分子軸承耐腐蝕和耐磨損，適用于飛機(jī)和衛(wèi)星等。金屬基復(fù)合材料軸承金屬基復(fù)合材料軸承是將金屬基體和增強(qiáng)相復(fù)合而成的軸承。這種材料綜合了金屬和非金屬的優(yōu)點(diǎn)，具有高強(qiáng)度、高硬度、耐磨損、耐腐蝕等特性。金屬基復(fù)合材料軸承的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，在航空航天、汽車、機(jī)械等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。復(fù)合材料的組成和特點(diǎn)組成復(fù)合材料通常由兩種或多種不同材料組成，例如金屬、陶瓷、高分子材料等。這些材料通過物理或化學(xué)方法結(jié)合在一起，形成具有特定功能的復(fù)合材料。特點(diǎn)復(fù)合材料具有優(yōu)異的性能，例如高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐腐蝕、重量輕等。它們可以根據(jù)需求設(shè)計(jì)，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的特定要求。代表性金屬基復(fù)合材料青銅基復(fù)合材料青銅基復(fù)合材料具有優(yōu)異的耐磨性、耐腐蝕性和抗氧化性，適合制造高負(fù)載、低速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承。鋁基復(fù)合材料鋁基復(fù)合材料具有較低的密度、良好的導(dǎo)熱性和耐腐蝕性，常用于制造輕量化、高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承。鋼基復(fù)合材料鋼基復(fù)合材料具有高強(qiáng)度、高硬度和良好的耐磨性，常用于制造高負(fù)載、高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承。陶瓷基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料具有高硬度、高耐磨性、低摩擦系數(shù)等特點(diǎn)，常用于制造高溫、高轉(zhuǎn)速、高負(fù)載的軸承。金屬基復(fù)合材料軸承的應(yīng)用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)金屬基復(fù)合材料軸承可用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸和凸輪軸，提高耐磨性和使用壽命。航空航天金屬基復(fù)合材料軸承可用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，承受高溫和高壓，提高可靠性和耐用性。高速精密機(jī)械金屬基復(fù)合材料軸承可用于高速精密機(jī)械的軸承，提高運(yùn)行精度和穩(wěn)定性。風(fēng)力發(fā)電金屬基復(fù)合材料軸承可用于大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的軸承，提高運(yùn)行效率和耐用性。軸承材料的選擇原則性能要求承載能力、轉(zhuǎn)速、溫度、潤(rùn)滑等因素都需要考慮。成本因素材料成本、加工成本、使用壽命等都需要權(quán)衡。環(huán)境因素工作環(huán)境、腐蝕性、溫度等因素需要考慮。維護(hù)因素潤(rùn)滑、維護(hù)、更換等因素都需要考慮。軸承材料的選用實(shí)例高速鐵路軸承高速列車需要高性能軸承，承受高速運(yùn)轉(zhuǎn)和重載荷，通常采用高碳鉻軸承鋼，經(jīng)過熱處理提高硬度和耐磨性。風(fēng)力渦輪軸承風(fēng)力渦輪軸承承受著風(fēng)力產(chǎn)生的巨大扭矩和振動(dòng)，需要高強(qiáng)度、抗疲勞和耐腐蝕的材料，例如高強(qiáng)度合金鋼。精密儀器軸承精密儀器對(duì)軸承的精度要求很高，需要高硬度、低摩擦系數(shù)和耐磨性，例如陶瓷軸承或精密加工的鋼制軸承。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)軸承發(fā)動(dòng)機(jī)軸承承受著高溫、高壓和高速運(yùn)轉(zhuǎn)，需要耐高溫、耐磨損和抗氧化性，通常采用高性能合金鋼。軸承材料的未來發(fā)展趨勢(shì)納米材料納米材料具有高強(qiáng)度、耐磨性