
嘉兴固润的SF-1三层复合无油轴承的基体层采用优质低碳钢板(通常为08F、08Al或SPHC等牌号),厚度范围0.4至2.5毫米,占轴承总厚度的60%至90%,是整轴承的机械骨架和承载核心。这一层虽不与摩擦副直接接触,但其材质选择和性能表现直接决定了轴承的承载能力、尺寸稳定性、导热路径和使用寿命,是SF-1技术能够实现"金属强度+塑料润滑"协同效应的根本保障。
从材质特性来看,基体层选用的低碳钢碳含量控制在0.05%至0.12%之间,这一成分设计使其具有优异的冷加工成型性和焊接性,同时保持足够的机械强度。08F钢中"F"代表沸腾钢,含碳量约0.08%,硅、锰含量低,塑性和韧性极佳,适合深冲和复杂形状成型;08Al钢添加了铝作为脱氧剂,晶粒更细小,表面质量更好;SPHC(热轧钢板)则具有更高的强度和刚度,适合重载工况。这些钢材的抗拉强度通常在270至410兆帕之间,屈服强度180至250兆帕,弹性模量约210吉帕,为轴承提供了坚实的力学基础。
基体层的第一大核心作用是提供高承载能力和结构刚性。PTFE摩擦层质地柔软,抗压强度不足20兆帕,无法独立承受机械载荷;青铜中间层虽强度较高,但厚度仅0.2至0.35毫米,承载有限。低碳钢基体通过其高弹性模量和厚度优势,将外部载荷均匀分布到整个轴承表面,防止局部压溃。SF-1轴承的静承载能力可达250兆帕,这一数值主要来源于钢基体的支撑作用。在齿轮泵、液压马达等高压应用中,轴承承受的压力可达100至150兆帕,钢基体的高强度和刚性确保了轴承不变形、不失稳。
第二大作用是形成高效导热散热通道。摩擦过程中产生的热量若积聚在PTFE层,会导致温度超过280摄氏度的降解温度,使轴承失效。钢基体的导热系数约50瓦每米开尔文,虽不及铜合金,但远高于PTFE(0.25瓦每米开尔文)和青铜(50至60瓦每米开尔文)。热量从PTFE层经青铜中间层传导至钢基体,再经轴承座扩散到周围环境。钢基体的大厚度和广接触面积使其成为主要的"散热片",实测显示钢基体温度通常比PTFE层低20至40摄氏度,有效保护了摩擦层。在持续高速运转工况下,这一散热作用尤为关键。
第三大作用是确保尺寸精度和稳定性。低碳钢的热膨胀系数约12×10⁻⁶每摄氏度,与青铜中间层(18×10⁻⁶每摄氏度)和PTFE层(100至140×10⁻⁶每摄氏度)形成梯度匹配,减少温度变化时的层间应力。更重要的是,钢的弹性模量高,在载荷作用下变形极小,保证了轴承内孔尺寸精度(通常H7级公差)和形状稳定性。这对于精密机械如机床、仪器仪表至关重要——若基体刚性不足,轴承在载荷下产生椭圆变形,会导致轴心漂移、振动噪音甚至卡死。
第四大作用是实现与轴承座的过盈配合安装。SF-1轴承通常采用压入法安装,需要一定的过盈量(0.02至0.05毫米)以确保不转动、不轴向移动。钢基体的高强度和弹性使其能够承受压装应力而不屈服,同时产生足够的抱紧力。压装后钢基体的弹性回弹还能补偿配合间隙,提高连接可靠性。若采用铜合金或铝材作为基体,压装时易发生塑性变形,导致配合松动或轴承内孔收缩过大。
第五大作用是提供电磁屏蔽和接地功能。在电机、电器设备中,钢基体可作为磁路的一部分或电磁屏蔽层,减少电磁干扰。同时,钢基体使轴承与设备机壳电气连通,可防止静电积累,这在易燃易爆环境中尤为重要。PTFE和青铜均为绝缘材料,若无钢基体,轴承将处于电气浮动状态。
制造工艺上,钢基体的表面处理直接影响层间结合质量。钢板首先经过去油、酸洗、除锈等清洁处理,确保表面无氧化皮和污染物。随后进行镀铜处理,镀层厚度约0.5至1微米,这一薄层在后续烧结过程中与青铜粉发生扩散反应,形成冶金结合,结合强度可达40至60兆帕。镀铜还能防止钢基体在烧结高温下氧化,确保与青铜层的可靠连接。对于特殊应用,钢基体背面还可进行镀锡或涂覆防锈油处理,提高耐蚀性。
与替代材料相比,低碳钢基体具有显著的成本和性能优势。若采用不锈钢(如304),耐蚀性提高但成本增加3至5倍,且导热性稍差;若采用铝合金,重量减轻但强度和刚性不足,热膨胀系数与PTFE差异过大;若采用铜合金,导热性更好但成本高昂,且机械强度不如钢。因此,低碳钢是SF-1轴承基体的最优选择,仅在强腐蚀环境中才考虑不锈钢替代。
设计人员选用SF-1轴承时,应关注钢基体的厚度选择。薄壁轴承(壁厚<1毫米)适用于轻载、空间受限场合,但散热能力有限;厚壁轴承(壁厚>2毫米)承载和散热更好,但重量增加、成本上升。一般建议钢基体厚度占总壁厚的60%至70%,以平衡性能与经济性。此外,轴承座设计应确保与钢基体有良好接触,接触面积越大、配合越紧密,散热效果越好。
综上所述,嘉兴固润的SF-1三层复合无油轴承的低碳钢基体层虽隐藏在内部,却是实现高承载、高刚性、高导热、高精度安装的根基。其材质选择和工艺处理直接决定轴承的机械性能和可靠性,是SF-1技术能够将塑料的润滑性与金属的强韧性完美结合的关键所在。理解基体层的作用,有助于机械设计人员正确选型、合理安装,充分发挥SF-1轴承的技术优势。
嘉兴固润提供SF-1三层复合无油轴承标准产品系列和定制加工服务,可根据设备需求定制特殊尺寸和结构,并提供材料选择、工况适配的专业咨询。公司产品不仅在国内享有较高信誉,还出口至北美、日韩、西欧、东南亚等地。


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