涡轮增压器用止推轴承材料摩擦磨损性能研究

杨志华

摘 要：本文对比传统FQ6-6-3和CuSn10Pb10涡轮增压器用含铅止推轴承材料，开发了CuSn6.5P0.1无铅自润滑粉末冶金涡轮增压器用止推轴承材料，对比研究三种材料的摩擦磨损性能，结果如下：在低速（50r/min）和低载（加载压力：50N）的工况条件下，无论是干運转还是油润滑条件下，FQSn6-6-3，CuSn10Pb10和CuSn6.5P0.1具有基本相当的摩擦因数，数据表明CuSn6.5P0.1在油润滑条件下具有更好的摩擦磨损性能，能满足涡轮增压器止推轴承的使用要求。

关键词：粉末冶金；止推轴承；无铅；自润滑；铜基；摩擦磨损

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

1 试验

1.1 原材料参数和成分设计

本文设计了FQSn6-6-3、CuSn10Pb10、CuSn6.5P0.1三种粉末冶金止推轴承材料，试验用原材料主要包括：上述三种合金粉、镀铜钢背、成型剂。

1.2 制备工艺

FQSn6-6-3止推轴承采用传统粉末冶金模压成型制备工艺，而CuSn10Pb10和CuSn6.5P0.1则是通过复压复烧工艺制备而成，同时选择镀铜优质碳素钢板ST37作为钢背层。通过控制压制和整形工艺来调控粉末冶金模压成型工艺中的密度分布均匀性，通过控制轧制压下率来调控复压复烧工艺的密度分布均匀性。

2 结果与讨论

2.1 干运转低速低载条件下，不同自润滑材料的摩擦磨损性能对比研究

图1为干运转条件下，FQSn6-6-3、CuSn10Pb10、CuSn6.5P0.1三种材料在加载力为50N，转速为50r/min条件下的摩擦磨损曲线图。由图可知，三种材料的平均摩擦因数均基本在0.15-0.20之间，CuSn6.5P0.1的平均摩擦因数稍低。从摩擦曲线的平稳性分析，可知FQSn6-6-3和CuSn10Pb10的波动性远远高于CuSn6.5P0.1。

对应图1试验条件下磨痕的外观形貌， FQSn6-6-3和CuSn10Pb10的表面存在少许犁沟，且有少量黑色物质填充，而CuSn6.5P0.1的磨痕较为光亮，未见明显犁沟形貌。

2.2 油润滑低速低载条件下，不同自润滑材料的摩擦磨损性能对比研究

图2为油润滑条件下， FQSn6-6-3、CuSn10Pb10、CuSn6.5P0.1三种材料在加载力为50N，转速为50r/min条件下的摩擦磨损曲线图。三种材料平均摩擦因数和干摩擦条件下基本一致，维持在0.15-0.20，FQSn6-6-3和CuSn10Pb10前期有明显的磨合阶段曲线特征，而CuSn6.5P0.1则从摩擦磨损过程开始就表现稳定的摩擦磨损状态。三种材料都呈现较为稳定的摩擦磨损曲线，相比之下CuSn10Pb10的稳定性最高。对于干摩擦条件下和有油润滑状态的摩擦曲线可知，有油润滑状态下能大大提高FQSn6-6-3和CuSn10Pb10的摩擦稳定性，而CuSn6.5P0.1在两种状态下均表现出稳定的摩擦磨损状态。

对应图2试验条件下磨痕外观形貌，在宏观状态下，三种材料的磨痕形态基本相似，呈现材料原本金属光泽，未如干磨擦状态下形成新的黑色物质。

3 结论

本文开发了CuSn6.5P0.1无铅自润滑粉末冶金涡轮增压器止推轴承，对比研究三种材料的摩擦磨损性能，所得主要结论如下：（1）在低速（50r/min）和低载（加载压力：50N）工况条件下，干运转时，FQSn6-6-3，CuSn10Pb10和CuSn6.5P0.1具有基本相当摩擦因数，但FQSn6-6-3和CuSn10Pb10的摩擦曲线存在较大波动，而CuSn6.5P0.1的摩擦曲线较平稳；（2）油润滑条件下，三者都具有较稳定的摩擦曲线，但FQSn6-6-3和CuSn10Pb10存在明显的磨合阶段曲线，而CuSn6.5P0.1未见明显的磨合阶段曲线，表明CuSn6.5P0.1具有更好的摩擦磨损性能。

参考文献：

[1]施新南，王航，胡辽平.增压器止推轴承性能及失效原因分析[J]. 轴承，2003（11）：35-36.endprint