渦輪增壓器用止推軸承材料摩擦磨損性能研究

楊志華

摘 要：本文對比傳統(tǒng)FQ6-6-3和CuSn10Pb10渦輪增壓器用含鉛止推軸承材料，開發(fā)了CuSn6.5P0.1無鉛自潤滑粉末冶金渦輪增壓器用止推軸承材料，對比研究三種材料的摩擦磨損性能，結(jié)果如下：在低速（50r/min）和低載（加載壓力：50N）的工況條件下，無論是干運(yùn)轉(zhuǎn)還是油潤滑條件下，F(xiàn)QSn6-6-3，CuSn10Pb10和CuSn6.5P0.1具有基本相當(dāng)?shù)哪Σ烈驍?shù)，數(shù)據(jù)表明CuSn6.5P0.1在油潤滑條件下具有更好的摩擦磨損性能，能滿足渦輪增壓器止推軸承的使用要求。

關(guān)鍵詞：粉末冶金；止推軸承；無鉛；自潤滑；銅基；摩擦磨損

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.045

1 試驗(yàn)

1.1 原材料參數(shù)和成分設(shè)計

本文設(shè)計了FQSn6-6-3、CuSn10Pb10、CuSn6.5P0.1三種粉末冶金止推軸承材料，試驗(yàn)用原材料主要包括：上述三種合金粉、鍍銅鋼背、成型劑。

1.2 制備工藝

FQSn6-6-3止推軸承采用傳統(tǒng)粉末冶金模壓成型制備工藝，而CuSn10Pb10和CuSn6.5P0.1則是通過復(fù)壓復(fù)燒工藝制備而成，同時選擇鍍銅優(yōu)質(zhì)碳素鋼板ST37作為鋼背層。通過控制壓制和整形工藝來調(diào)控粉末冶金模壓成型工藝中的密度分布均勻性，通過控制軋制壓下率來調(diào)控復(fù)壓復(fù)燒工藝的密度分布均勻性。

2 結(jié)果與討論

2.1 干運(yùn)轉(zhuǎn)低速低載條件下，不同自潤滑材料的摩擦磨損性能對比研究

圖1為干運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，F(xiàn)QSn6-6-3、CuSn10Pb10、CuSn6.5P0.1三種材料在加載力為50N，轉(zhuǎn)速為50r/min條件下的摩擦磨損曲線圖。由圖可知，三種材料的平均摩擦因數(shù)均基本在0.15-0.20之間，CuSn6.5P0.1的平均摩擦因數(shù)稍低。從摩擦曲線的平穩(wěn)性分析，可知FQSn6-6-3和CuSn10Pb10的波動性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于CuSn6.5P0.1。

對應(yīng)圖1試驗(yàn)條件下磨痕的外觀形貌， FQSn6-6-3和CuSn10Pb10的表面存在少許犁溝，且有少量黑色物質(zhì)填充，而CuSn6.5P0.1的磨痕較為光亮，未見明顯犁溝形貌。

2.2 油潤滑低速低載條件下，不同自潤滑材料的摩擦磨損性能對比研究

圖2為油潤滑條件下， FQSn6-6-3、CuSn10Pb10、CuSn6.5P0.1三種材料在加載力為50N，轉(zhuǎn)速為50r/min條件下的摩擦磨損曲線圖。三種材料平均摩擦因數(shù)和干摩擦條件下基本一致，維持在0.15-0.20，F(xiàn)QSn6-6-3和CuSn10Pb10前期有明顯的磨合階段曲線特征，而CuSn6.5P0.1則從摩擦磨損過程開始就表現(xiàn)穩(wěn)定的摩擦磨損狀態(tài)。三種材料都呈現(xiàn)較為穩(wěn)定的摩擦磨損曲線，相比之下CuSn10Pb10的穩(wěn)定性最高。對于干摩擦條件下和有油潤滑狀態(tài)的摩擦曲線可知，有油潤滑狀態(tài)下能大大提高FQSn6-6-3和CuSn10Pb10的摩擦穩(wěn)定性，而CuSn6.5P0.1在兩種狀態(tài)下均表現(xiàn)出穩(wěn)定的摩擦磨損狀態(tài)。

對應(yīng)圖2試驗(yàn)條件下磨痕外觀形貌，在宏觀狀態(tài)下，三種材料的磨痕形態(tài)基本相似，呈現(xiàn)材料原本金屬光澤，未如干磨擦狀態(tài)下形成新的黑色物質(zhì)。

3 結(jié)論

本文開發(fā)了CuSn6.5P0.1無鉛自潤滑粉末冶金渦輪增壓器止推軸承，對比研究三種材料的摩擦磨損性能，所得主要結(jié)論如下：（1）在低速（50r/min）和低載（加載壓力：50N）工況條件下，干運(yùn)轉(zhuǎn)時，F(xiàn)QSn6-6-3，CuSn10Pb10和CuSn6.5P0.1具有基本相當(dāng)摩擦因數(shù)，但FQSn6-6-3和CuSn10Pb10的摩擦曲線存在較大波動，而CuSn6.5P0.1的摩擦曲線較平穩(wěn)；（2）油潤滑條件下，三者都具有較穩(wěn)定的摩擦曲線，但FQSn6-6-3和CuSn10Pb10存在明顯的磨合階段曲線，而CuSn6.5P0.1未見明顯的磨合階段曲線，表明CuSn6.5P0.1具有更好的摩擦磨損性能。

參考文獻(xiàn)：

[1]施新南，王航，胡遼平.增壓器止推軸承性能及失效原因分析[J]. 軸承，2003（11）：35-36.endprint