軸承有各種形狀和尺寸，最常見的類型包括滑動軸承和滾動軸承，滑動軸承由在套筒的孔中旋轉(zhuǎn)的軸組成，滾動軸承由旋轉(zhuǎn)內(nèi)圈和外圈之間的滾珠或圓柱滾子組成，除此之外，軸承還包含其他元件，如用于引導滾珠和保持架的滾道，以確保正確對齊和間距。

 

軸承座通常由鋼制成，滾道和保持架通常由鋼或塑料制成，滾珠可以由鋼、陶瓷或塑料制成，為了讓設(shè)計工程師能夠輕松地選擇合適的材料，喬峰為大家介紹了幾種主要的材料類型。

 

一、鋼材

 

鋼是最廣泛可用的材料，由于其高徑向和靜態(tài)負載能力，在高負載下表現(xiàn)良好，能夠?qū)崿F(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)，工業(yè)應用中的大多數(shù)軸承都是使用鉻鋼（SAE 52100）制成的，這種鋼具有較高水平的碳含量和約1.5%的鉻，制造時會經(jīng)過受控的熱處理，表面硬度達到洛氏硬度（HRc）的60–64左右，不僅使鉻鋼表面更光滑、更堅硬，還可以承受高達120°C的高溫。

 

然而，鉻鋼的低鉻含量意味著它對化學物質(zhì)和腐蝕的抵抗力很低，盡管硬度很高，但暴露在潤滑劑中的水和酸性化合物，甚至灰塵和碎屑中，都會導致鋼球和滾道的磨損和疲勞增加，如果不加以控制，其長期影響將導致軸承最終產(chǎn)生故障。

 

這對于食品制造環(huán)境尤其重要，例如，環(huán)境中的熱量和濕度水平會定期變化，一臺機器可能是油炸和烘焙食品，而另一臺機器則可能是冷藏和快速冷凍產(chǎn)品。在這種情況下，軸承用戶可以考慮選擇通常含有約18%的較高鉻含量的不銹鋼，具有更高的耐腐蝕性，AISI 440C不銹鋼采用標準制造工藝制造，包括快速加熱和淬火，使鋼成為馬氏體，具有堅硬的晶體結(jié)構(gòu)。盡管440C不銹鋼的硬度和承載能力略低于鉻鋼，但它可以承受通常高達250°C的溫度，對于需要連續(xù)保持高速的軸承應用非常有用。

 

這兩種類型的鋼的缺點是碳含量高，因此具有磁性，不適合用于MRI成像機等醫(yī)療設(shè)備，在這些設(shè)備里，應考慮奧氏體不銹鋼，如AISI 316（碳最大0.08%），低碳含量使這種鋼無磁性，然而，碳含量過低，鋼不能被有效硬化，因此具有低的承載能力，旋轉(zhuǎn)速度也較低。

 

二、陶瓷

 

對于制藥、食品和化學加工應用，軸承可能會暴露在高水平的化學、洗滌劑和酸性條件下，并放置在重載環(huán)境中，這種情況下，使用陶瓷球（保持架和套圈仍由鋼制成）的軸承可能是更好的選擇。

 

由氮化硅（Si3N4）等陶瓷材料制成的滾珠軸承具有更光滑的表面、更低的熱膨脹、高硬度（超過70 HRc）、低腐蝕性和低電導率。

 

陶瓷滾珠軸承比鋼制滾珠軸承輕60%左右，硬120%左右，同時仍能實現(xiàn)超過700°C的最高溫度，陶瓷球也需要較少的潤滑（通常能夠無潤滑運行），提供較低的摩擦水平，并在高速下保持低溫，另外，至關(guān)重要的是，陶瓷軸承可以用于非磁性應用。

 

但陶瓷軸承也有缺點，其承載能力較低，對熱沖擊更敏感，可能導致開裂，在這些情況下，選擇氧化鋯和碳化硅等替代類型的陶瓷會有更好的效果。

 

三、塑料

 

塑料是非磁性、非導電和高腐蝕性應用的理想選擇，軸承中使用的塑料范圍很廣，包括聚甲醛（POM-C）、通用聚酰胺（PA6/66）、聚醚醚酮（PEEK）、聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE、Teflon）和酚醛浸漬纖維等材料。

 

塑料具有自潤滑性、耐腐蝕性，運行平穩(wěn)、安靜，能夠達到150°C的溫度，這是由塑料的低摩擦系數(shù)（COF）實現(xiàn)的，隨著時間的推移，由于塑料幾乎沒有磨損，摩擦系數(shù)保持一致。

 

然而，在非常高的溫度以及軸承承受高負載的應用中應小心使用塑料軸承，因為這種環(huán)境可能會導致滾珠和保持架發(fā)生永久變形。

 

隨著工業(yè)和消費應用變得越來越復雜，工程師不僅要選擇合適的軸承類型，而且要選擇適合應用的軸承材料，這一點很重要，正確選擇軸承材料是提高性能、節(jié)省成本和延長產(chǎn)品壽命的第一步。