
锌基合金石墨镶嵌自润滑轴承是嘉兴固润生产的一种将固体润滑剂(通常是石墨柱)嵌入锌基合金基体中制成的滑动轴承。它结合了锌基合金成本低、铸造性能好和石墨的自润滑特性,是替代传统铜合金轴承的一种经济型选择,广泛应用于对成本敏感且工况相对温和的机械领域。
1. 基体材料
用于制造此类轴承的基体材料主要是高铝含量的锌基合金。常见的牌号包括美国标准的ZA-8、ZA-12、ZA-27,中国旧牌号ZL401,以及欧洲常用的ZnAl10Cu3Mg等。以应用较广的ZA-12为例,其主要化学成分范围为:铝(Al)含量在10.5%至13.0%之间,铜(Cu)含量在0.7%至1.2%之间,镁(Mg)含量在0.015%至0.04%之间,其余为锌(Zn),并严格控制铁、镉、铅等杂质的含量。
2. 主要物理与机械性能
锌基合金石墨轴承具有以下物理和机械性能特点:密度约为6.0至6.3克每立方厘米,比常用的锡青铜轻约30%,有利于设备的轻量化设计。其抗拉强度通常在350至450兆帕之间,屈服强度在280至350兆帕之间,布氏硬度(HB)范围为90至110。材料的延伸率在5%到10%之间,表明其具有一定的韧性。导热系数约为110瓦每米开尔文,优于多数铜合金,有助于摩擦热量的散发。线膨胀系数在20°C到100°C范围内约为26乘以10的负6次方每开尔文,热膨胀相对较大。需要注意的是,锌基合金的力学性能受温度影响显著,在超过100°C的高温下,其强度会急剧下降。
3. 轴承性能与技术参数
作为自润滑轴承使用时,其关键性能参数如下:最高使用温度范围为零下40摄氏度至正120摄氏度,这是该类型轴承的一个关键限制。建议长期连续工作的温度不要超过100摄氏度,否则合金会软化,导致承载能力大幅降低。为了获得良好的耐磨性,建议与之配合的轴的表面硬度应不低于35HRC,并推荐使用淬火钢轴。相配轴的表面粗糙度建议控制在Ra 0.4至1.0微米之间,过粗的表面会加速轴承的磨损。在干摩擦条件下,其摩擦系数一般在0.10至0.18之间,由石墨提供润滑。其极限动载荷(PV值)通常在0.8至1.2兆帕·米/秒之间,这个数值显著低于锡青铜材质的同类轴承,因此更适用于中低载荷的应用。最高允许的滑动速度一般不超过0.5米每秒,适合于低速或往复运动的工况。最大允许的单位面积动载荷大约在30至50兆帕之间,具体数值取决于所用合金牌号和实际运行条件。
4. 结构与工作原理
这种轴承的结构是在锌基合金的基体上,按照一定的规律(如梅花形或螺旋形)钻出孔洞,然后将预先制备好的石墨柱压入这些孔中。其工作原理是自润滑机制:在轴承开始运行后,对磨的轴会刮擦并带出少量的石墨;随着持续运转,石墨会从孔中被缓慢地“引出”或“推出”,在轴与轴承的摩擦接触面上形成一层均匀的固体润滑膜,从而实现免加油或少加油的长期运行。即使润滑膜因某些原因局部破损,新的石墨也会不断补充,具备一定的“自修复”功能。
5. 优点与缺点
锌基合金石墨镶嵌轴承的主要优点包括:成本低廉,原材料锌的价格远低于铜,综合制造成本可比铜合金轴承降低30%至50%;重量轻,有助于减轻整机重量;导热性好,能有效帮助散热;铸造性能优异,流动性好,非常适合制造形状复杂或壁厚较薄的轴承零件。
其主要缺点也较为明显:耐温性差,不适合在高温环境下长期工作;与锡青铜相比,其整体强度和耐磨性较低,承载能力和使用寿命相对较短;耐腐蚀性一般,在潮湿、酸碱环境或海洋大气中容易发生腐蚀,通常需要进行表面处理或涂覆保护层;此外,在持续承受重载的情况下,存在发生蠕变(缓慢塑性变形)的倾向。

6. 应用领域
由于其突出的成本优势和轻量化特点,嘉兴固润将锌基合金石墨套常用于对性能要求不高、但对成本非常敏感的中低载荷、低速场合。典型应用包括农业机械(如播种机、收割机的连接关节)、轻工机械(如包装机、纺织机械、印刷机械的导向部件)、建筑机械中的小型液压臂支撑件、家用电器(如洗衣机、烘干机的转轴支撑)、汽车的非关键部位(如门铰链、座椅调节机构)以及一些电动工具的传动部件等。
7. 执行标准
在设计和选用时,可以参考国家标准GB/T 23894-2009《滑动轴承 铜合金固体镶嵌自润滑轴承》。尽管该标准名称中提到了“铜合金”,但其规定的测试方法和性能要求同样被行业广泛用于指导和评估其他基体材料(如锌基合金)的固体镶嵌自润滑轴承。在实际采购时,可咨询嘉兴固润提供的具体产品数据表和技术规格。
总结
综上所述,嘉兴固润生产的锌基合金石墨镶嵌自润滑轴承是一种经济型、轻量化的自润滑解决方案。它的核心竞争力在于极低的成本,非常适合于大批量生产且运行工况温和(即中低载荷、低速、常温)的应用场景。在选择时,必须重点考量工作温度是否超过100°C,载荷和速度是否在推荐的PV值范围内,以及使用环境是否存在腐蚀风险。如果应用追求长寿命和高可靠性,锡青铜或其他高性能合金仍是首选;而如果首要目标是控制成本,那么锌基合金是一个非常有吸引力的选择。总而言之,它是锡青铜石墨套在特定领域的有力补充和成本替代品,而非全面升级。