燒結(jié)含油軸承的金屬結(jié)構(gòu)中含有眾多的相互連通的開(kāi)孔。軸承中的孔隙容積約為 10 %～ 4 0 %。這個(gè)孔隙容積可用來(lái)貯存流體潤(rùn)滑劑 ，流體潤(rùn)滑劑是在軸承的制造過(guò)程中含浸于其中的。在大多數(shù)應(yīng)用中 ，是由軸承自身含的潤(rùn)滑劑進(jìn)行潤(rùn)滑的。這份報(bào)告介紹了燒結(jié)含油軸承的概況和著者在燒結(jié)含油軸承方面近 5 0年的研究經(jīng)歷 ，并對(duì)燒結(jié)含油軸承的改進(jìn)提出了一些建議。
關(guān)鍵詞：粉末冶金；燒結(jié)制品；燒結(jié)含油軸承；多孔性燒結(jié)軸承
1緒言
積極利用燒結(jié)體的多孔性，使之含浸10%～40%(體積分?jǐn)?shù))潤(rùn)滑油，于自行供油狀態(tài)下使用的滑動(dòng)軸承叫做燒結(jié)含油軸承。這種軸承發(fā)明于20世紀(jì)初，以后逐漸得到了廣泛應(yīng)用，現(xiàn)在已成為汽車(chē)、家電、音響設(shè)備、辦公設(shè)備、農(nóng)業(yè)機(jī)械、精密機(jī)械等各種工業(yè)制品發(fā)展不可或缺的一類(lèi)基礎(chǔ)零件。
著者從事這種燒結(jié)含油軸承的研究約50年，依據(jù)個(gè)人見(jiàn)解，首先介紹燒結(jié)含油軸承概要。在敘述關(guān)于著者的研究經(jīng)歷之后，就改進(jìn)這種軸承的性能提出了一些建議。
2燒結(jié)含油軸承概要
以金屬粉末為主要原料，用粉末冶金法制作的燒結(jié)體，其本來(lái)就是多孔質(zhì)的，而且具有在制造過(guò)程中可較自由調(diào)節(jié)孔隙的數(shù)量、大小、形狀及分布等技術(shù)上的優(yōu)點(diǎn)。因此，燒結(jié)含油軸承必定會(huì)得到廣泛應(yīng)用。圖1示燒結(jié)青銅含油軸承的孔隙結(jié)構(gòu)例[1]。
燒結(jié)含油軸承雖出現(xiàn)于開(kāi)創(chuàng)近代粉末冶金的19世紀(jì)末，其實(shí)用化卻是在1916年前后，由美國(guó)的Ｅ.g.gｉｌｓｏｎ實(shí)現(xiàn)的。之后，在20世紀(jì)30年代以工業(yè)制品的形態(tài)進(jìn)行了調(diào)整，其時(shí)正值美國(guó)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展期[2]。
在日本，1934年松川達(dá)夫博士也進(jìn)行過(guò)研究，還少量地進(jìn)行過(guò)生產(chǎn)。但正式開(kāi)始生產(chǎn)卻是在太平洋戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束后的1950年之后[3]。
圖2示日本的燒結(jié)含油軸承的生產(chǎn)實(shí)績(jī)[4]。起初，1951年度的銅基含油軸承的年產(chǎn)量只有約22ｔ。之后不久，開(kāi)始生產(chǎn)鐵基含油軸承。1960年，年產(chǎn)量急劇增加到了約1024ｔ，支持了當(dāng)時(shí)的家電制品與隨后的汽車(chē)及電子機(jī)器等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。1990年度，燒結(jié)含油軸承的年產(chǎn)量達(dá)到了約9032ｔ。
現(xiàn)在，燒結(jié)含油軸承的材質(zhì)(按重量比)，鐵基的約占65%，銅基的約占35%，鋁基及其它材質(zhì)的極少。依據(jù)用途(按重量比)，以汽車(chē)為主體的運(yùn)輸機(jī)械用約占41%，以家電制品為主體的電氣機(jī)械用約占33%，以辦公機(jī)械為主體的產(chǎn)業(yè)機(jī)械用約占21%，照相機(jī)、計(jì)量?jī)x表等及其它用約占5%[5]。
其次，關(guān)于年產(chǎn)值。原料粉價(jià)格約為銅基含油軸承1/5的鐵基含油軸承的產(chǎn)量(按重量)所占比例在增大，同時(shí)要求燒結(jié)制品整體的價(jià)格在降低，但如圖2所示，產(chǎn)品合計(jì)產(chǎn)值的增長(zhǎng)率與產(chǎn)品重量的增長(zhǎng)率相比，每年卻都在增大。這是由于含油軸承小型化，附加值增高所致。也就是說(shuō)，燒結(jié)含油軸以前單件重量平均為5g以上，近年來(lái)，由于重約0.2g的微型馬達(dá)用軸承的需要量增多，平均單件重量減小到1g以下。也就是說(shuō)，現(xiàn)在燒結(jié)含油軸承大體上一年約生產(chǎn)10億個(gè)，組裝在我們身邊的機(jī)器中，平均每人約使用10個(gè)燒結(jié)含油軸承。
1990年度以來(lái)，由于日本系粉末冶金企業(yè)外遷亞洲各國(guó)與美國(guó)等，日本國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)實(shí)績(jī)趨于減少。1995年度的燒結(jié)含油軸承年產(chǎn)量為7504ｔ，比1990年度約減少了1500ｔ。可是，不要忽略了這些日本系粉末冶金企業(yè)的外遷企業(yè)仍保持有1800ｔ的年產(chǎn)量[6]，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于減少的量。這一兩年，日本國(guó)內(nèi)燒結(jié)含油軸承的生產(chǎn)實(shí)績(jī)支持了與信息技術(shù)(ＩＴ)關(guān)聯(lián)的機(jī)器和電子機(jī)器的順利生產(chǎn)，其生產(chǎn)已出現(xiàn)恢復(fù)的傾向。因此可以說(shuō)，日本的燒結(jié)含油軸承生產(chǎn)處于正常狀態(tài)。
3關(guān)于著者對(duì)燒結(jié)含油軸承研究的經(jīng)歷
3.1關(guān)于制造的研究
在著者對(duì)粉末冶金諸項(xiàng)進(jìn)行研究的約50年中，關(guān)于對(duì)燒結(jié)含油軸承研究的經(jīng)歷，如圖3所示。這些研究起始于1952年著者赴任通商產(chǎn)業(yè)省工業(yè)技術(shù)院名古屋工業(yè)試驗(yàn)所(現(xiàn)在是獨(dú)立行政法人產(chǎn)業(yè)技術(shù)總合研究所中部中心)。如2中所述，當(dāng)時(shí)日本的燒結(jié)含油軸承只有銅基的，年產(chǎn)量22ｔ左右，而其質(zhì)量、性能和當(dāng)時(shí)進(jìn)口的美國(guó)產(chǎn)品相比，差距也都相當(dāng)大。在這種情況下，這項(xiàng)研究的主要目的是確立我國(guó)(日本)燒結(jié)青銅含油軸承的制造基準(zhǔn)[7]。
一般用粉末冶金法制作的燒結(jié)體，孔隙度增加常伴隨著材料強(qiáng)度下降。因此，在制作燒結(jié)含油軸承時(shí)，依據(jù)使用的目的，應(yīng)該使該燒結(jié)體具有怎樣的孔隙度與材料強(qiáng)度?換言之，作為基準(zhǔn)，應(yīng)如何兼顧二者?燒結(jié)含油軸承終歸是一種機(jī)械零件，因此，必須具備相應(yīng)的材料強(qiáng)度。然而，這種功能特征是靠自供油的潤(rùn)滑作用才得以發(fā)揮作用的。因此，必須優(yōu)先使產(chǎn)生自潤(rùn)滑作用的孔隙處于良好狀態(tài)。著者認(rèn)為，就燒結(jié)含油軸承的制造技術(shù)而言，首先應(yīng)控制孔隙。
原料粉經(jīng)壓制成形、燒結(jié)等制造過(guò)程制成的燒結(jié)體，其孔隙必定是殘留于粉末顆粒間的縫隙，因此，要想使燒結(jié)含油軸承中的孔隙成為適用的含油孔隙，還必須借助主原料粉的粒徑、顆粒形狀或成形壓力等來(lái)調(diào)整粉末顆粒間產(chǎn)生的縫隙形態(tài)，又要有適當(dāng)?shù)臒Y(jié)條件，盡量保持其縫隙形態(tài)。但是，一般充填粒徑相等的球狀粉末時(shí)，其縫隙大小最大不會(huì)超過(guò)粒徑的15%～40%[8]。因此，只采用上述手段，特別是，使孔隙在粗大側(cè)進(jìn)行改變相當(dāng)困難。再者，例如，對(duì)于燒結(jié)金屬過(guò)濾器等高多孔質(zhì)燒結(jié)體，都是采取預(yù)先在原料粉中添加重碳酸銨、氫氧化亞鐵或萘等增孔劑的特殊手段制作的[9]。但是，這些增孔劑都易分解或氣化，在生產(chǎn)管理上容易產(chǎn)生麻煩。這就是為什么期望有適當(dāng)?shù)摹翱刂瓶紫兜氖侄巍钡睦碛伞?
1952年，著者研究燒結(jié)青銅含油軸承的制造時(shí)，在探討Ｃｕ 10%Ｓｎ混合粉壓坯的燒結(jié)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)在錫粉的熔點(diǎn)232℃附近，精確地說(shuō)，是在Ｓｎ-0 7%Ｃｕ共晶點(diǎn)227℃，錫熔化，流出到銅粉顆粒間的縫隙中，從而在錫粉顆粒原位就形成了粗大孔隙[10]。總之，利用這種現(xiàn)象，可使僅只由粉末顆�？p隙構(gòu)成的微細(xì)孔隙結(jié)構(gòu)變?yōu)楹幸罁?jù)錫粉粒徑形成的粗大孔隙的混合孔隙結(jié)構(gòu)，從而使對(duì)含油軸承孔隙結(jié)構(gòu)的控制成為可能。另外，流向銅粉顆粒間縫隙的錫一側(cè)的熔融共晶合金，隨著燒結(jié)溫度上升，一面反復(fù)地和周?chē)你~粉進(jìn)行合金反應(yīng)與生成液相，一面形成堅(jiān)固的α青銅合金燒結(jié)骨架。著者將上述的Ｃｕ-Ｓｎ混合粉壓坯在燒結(jié)過(guò)程中發(fā)生的，以錫粉為中心形成粗大孔隙的現(xiàn)象，稱(chēng)為錫粉“流出孔形成現(xiàn)象”(ｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｍｅｌｔ ｏｆｆｐｏｒｅｓ)[10]。
一般說(shuō)來(lái)，這種流出孔形成現(xiàn)象起因于低熔點(diǎn)副成分粉的熔化，在Ｃｕ-Ｓｎ系以外的合金系統(tǒng)中，的確也存在這種現(xiàn)象。例如，在Ｃｕ-Ｐｂ、Ｆｅ-Ｓｎ、Ｆｅ-Ａg、Ｆｅ-Ｃｕ以及Ｎｉ-Ｃｕ等系統(tǒng)中也都可觀察到這種現(xiàn)象[11]。另外，即使是在副成分粉的熔點(diǎn)比主成分粉高的情況下，在兩種粉末之間，也可能形成比主成分粉熔點(diǎn)低的共晶合金，例如，在Ａｌ-Ｃｕ系統(tǒng)，也能觀察到這種流出孔形成現(xiàn)象[12]。圖4示Ｆｅ-Ｃｕ混合粉壓坯內(nèi)銅粉流出孔形成現(xiàn)象例[12]。
關(guān)于著者的研究經(jīng)歷，從1952年起在名古屋工業(yè)技術(shù)試驗(yàn)所工作約10年，其間進(jìn)行了關(guān)于青銅[10，11，13]、Ｆｅ-Ｃｕ[11，14～17]的研究。從1961年轉(zhuǎn)移到早稻田大學(xué)工作后，進(jìn)行了關(guān)于Ａｌ-Ｃｕ的研究[12，18]等，主要是關(guān)于利用上述流出孔形成現(xiàn)象的燒結(jié)含油軸承方面的研究。
其次，從1965年開(kāi)始，以磁帶錄音機(jī)等音響機(jī)器用的軸承為對(duì)象，研究低噪音青銅含油軸承[19～22]。特別是，為了減小運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)旋轉(zhuǎn)軸的滑動(dòng)噪音，例如，索性使在均一的α青銅合金基體上分散以微細(xì)孔隙，和將孔隙度降低到10%界限附近，從而制成了一種特殊的燒結(jié)含油軸承。總之，這種低噪音青銅軸承，和以能承受苛酷條件的、高孔隙度、高強(qiáng)度、長(zhǎng)壽命的多用途軸承為目標(biāo)的常用的燒結(jié)含油軸承相反，其使用條件較輕，好在依靠使滑動(dòng)面的潤(rùn)滑油不枯竭，保持穩(wěn)定的“流體潤(rùn)滑”摩擦，就能使之保持低噪音狀態(tài)。也就是說(shuō)，要犧牲一些從軸承體內(nèi)的含油孔的供油作用，優(yōu)先防止油膜壓力由滑動(dòng)面經(jīng)孔隙向軸承內(nèi)泄漏。換言之，即使是使燒結(jié)含油軸承的孔隙結(jié)構(gòu)有所惡化，也要制作出新的適合于重點(diǎn)用途的特殊燒結(jié)含油軸承[23]。以后，這種軸承不僅用于音響設(shè)備，還廣泛用于了其后急速發(fā)展的同時(shí)記錄圖象-聲音的磁帶錄象機(jī)(ＶＴＲ)，可以說(shuō)，這是日本獨(dú)自取得的進(jìn)展。
從1974年開(kāi)始研究Ｆｅ-Ｐｂ-Ｃｕ燒結(jié)含油軸承[24～26]。探討了將金屬鉛與作為固態(tài)潤(rùn)滑劑的石墨、二硫化鉬等共同添加的效果。從1979年開(kāi)始研究Ｆｅ-Ｓｎ-Ｃｕ燒結(jié)含油軸承[27～29]，主要探討了添加錫與銅作為鐵粉的燒結(jié)促進(jìn)劑的效果。由于Ｆｅ-Ｓｎ-Ｃｕ合金和青銅燒結(jié)體一樣可進(jìn)行低溫?zé)Y(jié)，從而具有節(jié)能的效果。
3.2關(guān)于運(yùn)轉(zhuǎn)性能的基礎(chǔ)研究
從1981年到1995年退休，著者對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)性能進(jìn)行了基礎(chǔ)研究。為了說(shuō)明燒結(jié)含油軸承的本質(zhì)，著者又從頭開(kāi)始進(jìn)行了以運(yùn)轉(zhuǎn)性能為中心的試驗(yàn)。
在3.1中敘述的著者對(duì)燒結(jié)含油軸承制造的各項(xiàng)研究中，為了制造，在進(jìn)行冶金學(xué)研究的同時(shí)，往往還對(duì)這些軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。關(guān)于評(píng)價(jià)運(yùn)轉(zhuǎn)性能的手段，因使用目的不同雖有多種多樣，但基本上都是采用摩擦系數(shù)與溫度上升值。盡量使它們的值低與穩(wěn)定。
圖5示在著者的各項(xiàng)研究中，以各合金系的典型燒結(jié)含油軸承試驗(yàn)件為對(duì)象，在運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定期間，摩擦系數(shù)與溫度上升值和負(fù)載壓力的關(guān)系曲線圖[1，30]。一般說(shuō)來(lái)，和常時(shí)供油的一般致密青銅軸承相比，特別是在高負(fù)載壓力下，任一種燒結(jié)含油軸承的摩擦系數(shù)與溫度上升值都趨向于一起增大�？墒沁@種增大的傾向，因燒結(jié)含油軸承的材質(zhì)而有種種差異。
關(guān)于“滑動(dòng)軸承”的摩擦，一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)滑動(dòng)面上潤(rùn)滑油充分時(shí)，為穩(wěn)定的“流體潤(rùn)滑”摩擦;當(dāng)滑動(dòng)面上的潤(rùn)滑油枯竭，僅只有極薄的油膜存在時(shí)，則產(chǎn)生不穩(wěn)定的“邊界潤(rùn)滑”摩擦;當(dāng)滑動(dòng)面上的油膜消失時(shí)，軸與軸承材料之間會(huì)反復(fù)發(fā)生粘附-剪斷，即所謂的“固體接觸”摩擦。在常時(shí)供油狀態(tài)的一般致密軸承，如圖6所示，因軸的旋轉(zhuǎn)和基于泵唧作用，潤(rùn)滑油從油杯進(jìn)行供油。由于供油稍微滯后，因此，一面在間隙上部產(chǎn)生空洞，一面對(duì)滑動(dòng)面供油�？吭诨瑒�(dòng)面產(chǎn)生的油壓，使承受負(fù)載的回轉(zhuǎn)軸上浮，以保持流體潤(rùn)滑。可是，由于部分油壓經(jīng)軸承端面的間隙泄漏，負(fù)載愈大，軸與軸承就接近，因此，在部分滑動(dòng)面上會(huì)變?yōu)檫吔鐫?rùn)滑，進(jìn)而在有些滑動(dòng)面上會(huì)產(chǎn)生固體接觸摩擦，致使摩擦系數(shù)與溫度上升值增大。常時(shí)供油的一般致密軸承和各種燒結(jié)含油軸承相比，如圖5所示，其摩擦系數(shù)與溫度上升值一般說(shuō)來(lái)都保持在低值水平�？墒�，當(dāng)大于某一負(fù)載壓力時(shí)，隨著負(fù)載壓力增高略有增大的傾向，這是油壓泄漏所致。
在含油軸承的情況下，如圖7所示，由于軸承體上部的含油孔變成了貯油器，因此，和常時(shí)供油的一般致密軸承相比，供油顯得更加不足，間隙內(nèi)的空 洞雖有進(jìn)一步增大的傾向，但在滑動(dòng)面上仍會(huì)同樣地產(chǎn)生油壓�？墒�，除和一般致密軸承一樣，經(jīng)軸承端面的間隙產(chǎn)生油壓泄漏外，通過(guò)軸承體內(nèi)下部的多孔質(zhì)也會(huì)產(chǎn)生油壓泄漏，所以，滑動(dòng)面的油壓將進(jìn)一步減低。因此，軸與軸承就更接近，甚至在低負(fù)載壓力下，也易產(chǎn)生邊界潤(rùn)滑和固體接觸摩擦，摩擦系數(shù)與溫度上升值的水平就更易于增高。特別是由于固體接觸摩擦取決于遠(yuǎn)比鋼軸軟的軸承材質(zhì)的抗剪強(qiáng)度與硬度等[31]，因此，受軸承材質(zhì)的影響，在高負(fù)載壓力下，各種燒結(jié)含油軸承的摩擦系數(shù)與溫度上升值不但高，而且變化大。這就是說(shuō)，對(duì)于燒結(jié)含油軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)性能，不是僅有左右滑動(dòng)面油膜狀態(tài)的孔隙結(jié)構(gòu)，軸承材質(zhì)對(duì)之也有很大影響。
4關(guān)于改進(jìn)燒結(jié)含油軸承運(yùn)轉(zhuǎn)性能的建議
基于上述，茲就改進(jìn)燒結(jié)含油軸承運(yùn)轉(zhuǎn)性能的途徑建議如下。
4.1關(guān)于控制軸承材料的孔隙組織
對(duì)于燒結(jié)含油軸承，首先應(yīng)考慮的手段是，防止滑動(dòng)面經(jīng)由多孔質(zhì)軸承體產(chǎn)生油壓泄漏，使滑動(dòng)面盡量處于接近常時(shí)供油的一般致密軸承的流體潤(rùn)滑的穩(wěn)定摩擦狀態(tài)。附帶說(shuō)明，流體潤(rùn)滑的摩擦系數(shù)，理論上和潤(rùn)滑油的粘性與滑動(dòng)速度成正比，和軸徑與軸承內(nèi)徑之差的1/2(即間隙)與負(fù)載壓力成反比，隨著負(fù)載壓力增高從無(wú)限大變?yōu)闊o(wú)限小�？墒�，通常實(shí)測(cè)值在0.01～0.1的范圍[32]。
表示多孔質(zhì)孔隙狀態(tài)的參數(shù)之一是“透氣性”，在理論上，“透氣性”和孔隙度與平均孔徑的平方成正比[33]。一般地，成形壓力愈低孔隙度愈高，原料粉顆粒徑愈大，孔徑就愈大�！巴笟庑浴贝蟮暮洼S承雖然供油能力好，但滑動(dòng)面的油壓泄漏也增大。因此，為了保持流體潤(rùn)滑，就必須減小“透氣性”。增高成形壓力雖可減低孔隙度，但含油軸承的含油量減少，這可能導(dǎo)致供油不足，使運(yùn)轉(zhuǎn)變得難以進(jìn)行。另外一條途徑是采用非常細(xì)的原料粉，以減小平均孔徑和細(xì)化燒結(jié)體的孔隙結(jié)構(gòu)，這不會(huì)降低含油軸承的含油量，但可減小“透氣性”，應(yīng)該能獲得易保持流體潤(rùn)滑的軸承材料。
但是，現(xiàn)在，原料粉的微細(xì)化不但在制造與處理上受到限制，價(jià)格上也有問(wèn)題。因此，在3.1中介紹的無(wú)噪音燒結(jié)含油軸承僅只在某種程度上采用了微粒原料粉。一般地，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，孔隙度最好不低于18%，由于增大成形壓力，不得不將孔隙度減低到12%左右[20，34]。這只能期待今后的進(jìn)展了。
4.2關(guān)于控制軸承材料的合金組織
如3.2中所述，若含油軸承本質(zhì)上難以避免邊界潤(rùn)滑與固體接觸摩擦，就需要考慮減小邊界潤(rùn)滑與固體接觸的摩擦系數(shù)值的有效途徑。
首先，如3.2中所述，邊界潤(rùn)滑摩擦是潤(rùn)滑油開(kāi)始枯竭時(shí)，軸與軸承隔著滑動(dòng)面上極薄的油膜發(fā)生的摩擦，其摩擦系數(shù)值是薄油膜的抗剪強(qiáng)度值，它一般地比金屬的抗剪強(qiáng)度小一個(gè)數(shù)量級(jí)，在理論上，以其抗剪強(qiáng)度除以軸承材料基體的硬度來(lái)表示。通常，其實(shí)測(cè)值在0.012～0.024范圍之內(nèi)[35]。其次，關(guān)于固體接觸摩擦，如3.2中所述，在軸與軸承間反復(fù)進(jìn)行粘附與剪切時(shí)，其摩擦系數(shù)值在理論上可用軸承材料的抗剪強(qiáng)度除以基體硬度來(lái)表示，通常，其實(shí)測(cè)值相當(dāng)高，為0.25～0.35[31]。
因此，作為減小這些摩擦系數(shù)的途徑，應(yīng)該注意摩擦系數(shù)值特別高的固體接觸摩擦，選用抗剪強(qiáng)度低，而且不傷鋼軸的硬度高的軸承材料，可以達(dá)到此目的。關(guān)于選擇軸承材料有各種見(jiàn)解，諸如，在鐵基合金之類(lèi)硬質(zhì)基體上分散以剪切強(qiáng)度低的較軟的銅基合金，用具有這種復(fù)合組織的多孔質(zhì)燒結(jié)材料作為軸承材料時(shí)，雖然，可以說(shuō)是易增加產(chǎn)生固體接觸摩擦的燒結(jié)含油軸承，但其摩擦系數(shù)值都減小了，軸承的平均摩擦系數(shù)也減小了，從而，和摩擦系數(shù)成比例的溫度上升值也具有低的值。在著者對(duì)Ｆｅ-Ｃｕ燒結(jié)含油軸承的研究中，用銅粉配合量為13%～25%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的，超過(guò)銅在γ Ｆｅ中的固溶度約9%的軸承試樣確認(rèn)了這種效果。[16，17]
4.3關(guān)于添加固體潤(rùn)滑劑
像燒結(jié)摩擦材料與燒結(jié)集電材料一樣，對(duì)于在金屬間產(chǎn)生摩擦有燒接之虞的場(chǎng)合，都積極利用了石墨、二硫化鉬或金屬鉛等固態(tài)潤(rùn)滑劑。對(duì)于燒結(jié)含油軸承，若將這些固態(tài)潤(rùn)滑劑分散于燒結(jié)體內(nèi)，即使在滑動(dòng)面油膜破壞的苛酷條件下，由于它們介在于滑動(dòng)面之間，應(yīng)能相當(dāng)?shù)鼐徍弯撦S與軸承材料的固體接觸摩擦。這個(gè)方法很早就已被廣為采用。
例如對(duì)于彌散有石墨粉的青銅軸承，利用和3.2與4.2中敘述的邊界摩擦、固體摩擦情況相同的想法來(lái)求石墨部分的摩擦系數(shù)時(shí)，可用石墨的抗剪強(qiáng)度除以青銅基體的硬度來(lái)表示。石墨的抗剪強(qiáng)度大體上為青銅的1/2[36]，所以，其摩擦系數(shù)比邊界潤(rùn)滑的摩擦系數(shù)高，但是固體接觸摩擦系數(shù)的1/2左右，實(shí)測(cè)值為0.16[37]。因此，添加石墨與鉛的青銅-石墨與Ｆｅ-Ｃｕ-Ｐｂ燒結(jié)含油軸承，如圖5所示，在高負(fù)載壓力下，其摩擦系數(shù)與溫度上升值都增高不大。
但是，將固態(tài)潤(rùn)滑劑彌散于軸承壓坯內(nèi)時(shí)，在壓坯的燒結(jié)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生阻礙燒結(jié)的現(xiàn)象，致使燒結(jié)體的強(qiáng)度相當(dāng)?shù)�。另外，在運(yùn)轉(zhuǎn)中，在滑動(dòng)面磨耗的固態(tài)潤(rùn)滑材料會(huì)使?jié)櫥突鞚幔龃鬂?rùn)滑油的粘性。在低負(fù)載壓力下，這可能反而會(huì)產(chǎn)生增高流體潤(rùn)滑的摩擦系數(shù)等副作用。因此，對(duì)固態(tài)潤(rùn)滑劑粉的粒度與配合量必須充分注意。
4.4關(guān)于潤(rùn)滑油的油性
一般說(shuō)來(lái)，在受流體潤(rùn)滑摩擦支配的，常時(shí)供油的一般致密軸承，其摩擦系數(shù)取決于潤(rùn)滑油的粘性，可根據(jù)粘性-溫度曲線來(lái)選擇潤(rùn)滑油。然而，如上所述，在燒結(jié)含油軸承，由于處于不穩(wěn)定的邊界潤(rùn)滑與易于發(fā)生固體接觸摩擦的狀態(tài)，即使如此，也僅只是摩擦系數(shù)較小的邊界潤(rùn)滑摩擦，難以變?yōu)槟Σ料禂?shù)相當(dāng)大的固體接觸摩擦�？傊�，希望使用油性高的潤(rùn)滑油。為了增高潤(rùn)滑劑的油性，一般都添加具有易與金屬化學(xué)結(jié)合的極性的高脂肪酸，諸如硬脂酸與油酸等油性促進(jìn)劑。關(guān)于這些，當(dāng)前正展顯出大的進(jìn)展[37]。因此，對(duì)于含油軸承，關(guān)于提高潤(rùn)滑油的油性，重新進(jìn)行系統(tǒng)的研究是必要的。
5結(jié)束語(yǔ)
總之，燒結(jié)含油軸承由于是多孔質(zhì)的，自身含有油和具備供油能力，因此，具有不從外部供油可以使用的優(yōu)點(diǎn)。另一方面，由于其是多孔質(zhì)的，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，難以保持穩(wěn)定的流體潤(rùn)滑摩擦。因此，與常時(shí)供油的一般致密軸承相比，具有摩擦系數(shù)與溫度上升值水平高的特性。所以，應(yīng)在充分理解這類(lèi)燒結(jié)含油軸承的優(yōu)、缺點(diǎn)后，立足廣闊視野，致力于其制造與使用的開(kāi)發(fā)。
這篇論文的內(nèi)容難免有不明白之處，但著者年事已高，倍感責(zé)任重大，還是“不自量力”地介紹了窺視的燒結(jié)含油軸承的“真面目”。這個(gè)“真面目”也有可能轉(zhuǎn)眼就化為“枯芒”。無(wú)論如何，若這篇論文對(duì)今后燒結(jié)含油軸承的研究、開(kāi)發(fā)，能起到一些作用的話，則幸甚。
最后，對(duì)支持本項(xiàng)研究完成的學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界各位深致謝忱
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