马勒轴瓦提供大力支持

轴瓦为各种转动轴提供支持,如发动机组或连杆中的主轴、凸轮轴、摇臂轴或平衡轴。 内燃机中的机械应力相当高。 我们的轴瓦必须具备众多质量特性。 它们不仅要拥有抗疲劳和适应性强的特点,还要能承受高负载,并且耐磨损和耐腐蚀。

在与发动机制造商的合作中,我们为每种型号发动机进行轴瓦的开发与测试。 我们的基本研究从未间断,加之材料与生产技术的进一步发展,从而在经济性与技术性方面将最优质产品进行优化。 我们的产品系列包括直径27到140 mm不等的各种轴瓦与止推垫圈,以及直径6到105 mm不等的各种衬套。

材料开发被摆在极其重要的位置,这样才能使我们的轴瓦满足高要求。 凭借多年来的经验与开发,马勒研制出大量的轴瓦合金,其中包括铝铜合金。根据不同的实际应用情形,马勒轴瓦中包含的高强度钢背所采用轴瓦涂层材料也不同。 轴瓦材料的选择根据各自的应用确定,以便各种材料的属性形成互补。

在生产过程中,我们会根据相对轴瓦负载的不同,选用不同的涂覆方式。

整体轴瓦

整体轴瓦全部由特殊轴瓦金属制成,其中含有特殊合金成分。

双材料轴瓦

双材料轴瓦通常用于中低负载水平的汽油发动机与自吸式柴油发动机。 此类轴瓦由钢背、中间层和轴瓦合金层构成。 铝合金是用作轴瓦合金的主要材料。

三材料轴瓦

三材料轴瓦主要用于负载较重的发动机。 其由钢背、轴瓦层、阻挡层和滑动层构成。 喷镀轴瓦是一种特殊的三材料轴瓦,其硬度与耐磨性得到显著提高,这是因为我们采用了特殊的生产方式(喷镀)。 因此,喷镀轴瓦适用于含增压中冷系统的增压式发动机,而且其在轿车柴油发动机中的应用也日益广泛。

喷镀

喷镀是以阴极真空喷镀原理为基础的涂覆方式。在该工艺中,原子在气体放电过程所产生冲击离子作用下,从金属阴极喷射出来。 随后产生的电离金属凝聚在轴瓦的支撑面上,形成均匀的涂层。

马勒喷镀轴瓦可通过背面铭刻的“SPUTTER”标签(如图),以及汽车修理厂所熟悉的“m”字母进行识别。

喷镀轴瓦是高性能柴油与汽油发动机不可或缺的部分。 那么到底什么是喷镀? 喷镀是如何完成的? 工作原理? 关于该话题的上述重要问题,来自马勒汽车零部件市场的消息就是最佳答案。

喷镀——什么是喷镀?

在仅含少量惰性气体的真空容器中,放着两个被一层金属覆盖的电极——带正电荷的阳极与带负电荷的阴极,此外还有待喷镀处理的三材料轴瓦。 在两极之间施加电压。 电子加速向阳极移动,将惰性气体的原子电离。 此时带正电的惰性气体原子向阴极加速移动,并将阴极包覆金属层的原子撞击出来。 这样会同时释放出二级电子,并相应地电离更多的惰性气体原子。 于是,自由电子、阳离子以及惰性气体中性粒子混合在一起,形成所谓的稳态等离子体。 中性原子从阴极包覆金属层中被撞出后,在轴瓦表面凝聚成一层很薄,但耐抗性极强的金属涂层。

1. 供应氩气(等离子体)

2. 离子流

3. 原子物质流(散射)

滑动轴承的用途是什么?

转动轴如主轴、凸轮轴、摇臂轴和平衡轴等,在发动机组和连杆中工作。 而轴瓦则为上述部件提供支持。 轴瓦的机械负载相当高——例如,仅点火压力就可高达200 bar。 但这并不是全部的负载。 内燃机得到不断改进,具体发动机性能提高的同时,其体积也缩小了。因此,轴瓦表面积也在减少。 同时,机油更换间隔也被不断延长。 所有原因都导致轴瓦的机械负载不断提高。

轴瓦上的特殊负载有哪些?

特定表面负载,特别是连杆轴瓦和主轴瓦表面符合,在近几年中大幅提高。 对于柴油直喷发动机,轴瓦必须承受高达120 N/mm2的表面压力。 传统的双材料或三材料轴瓦采用的是镀锌轴瓦层,上述压力超出了它们的极限。 因此,对于现代发动机,尤其是混合摩擦方面,必须使用耐疲劳强度显著提高,而且磨损率降低的轴瓦材料。 同时,还必须保证出色的耐腐蚀性,即使在高温下也是如此。

整体轴瓦

整体轴瓦全部由特殊轴瓦金属制成,其中含有特殊合金成分。

双材料轴瓦

双材料轴瓦通常用于中低负载水平的轿车汽油发动机与自吸式柴油发动机。 此类轴瓦由钢背、中间层和轴瓦合金层构成。 铝合金是最主要的轴瓦材料。

三材料轴瓦

三材料符合轴瓦主要用于负载较重的发动机。 其由钢背、轴瓦层、阻挡层和滑动层构成。 喷镀轴瓦是一种特殊的三材料轴瓦,其硬度与耐磨性得到显著提高,这是因为我们采用了特殊的生产方式(喷镀)。

喷镀轴瓦为什么是正确解决方案?

喷镀轴瓦由三材料复合轴瓦构成,其中的轴瓦层采用的不是镀锌处理,而是阴极喷镀。 这种涂覆方式只能在高度真空条件下进行。 从喷射阴极中撞出的极小粒子在高压的推动下,附着在轴瓦表面上。 该涂层纹理细致、分散均匀,与基底材料贴合得极为紧密。 正是由于该涂层纹理极细,其涂覆的轴承层硬度极高,同时还具有屈服强度高和耐磨性出色的特点。

喷镀轴瓦的用途有哪些?

对于高负载轴瓦,轴瓦组合通常都由喷镀轴瓦和传统三材料轴瓦构成。 喷镀轴瓦用于承担重负载,而硬度较低的三材料轴瓦则用于轻负载。 因此,对于连杆轴瓦而言,喷镀轴瓦安装在导向杆中,而三材料轴瓦则安装在导向轴瓦盖中。 而在主轴瓦中,情况则恰好相反。 喷镀轴瓦要安装在轴承盖中,而三材料轴瓦则安装在导向发动机组中。

如何识别喷镀轴瓦?

鉴于涂覆工艺的复杂性与先进性,以及其所带来的卓越性能,因此很难看出喷镀轴瓦有何与众不同。 从外观上看,它们非常普通。 为了便于识别喷镀轴瓦,喷镀轴瓦标有“SPUTTER”的识别标识。 该标识可确保安装的正确性,尤其是将喷镀轴瓦安装在正确的组装位置上,这是确保轴瓦工作的可靠性与使用寿命的关键。

为什么总是将喷镀轴瓦与三材料轴瓦成对使用?

原因之一是喷镀涂层的生产成本太高。 在负载较低的地方,无需使用此类轴瓦,因此不用安装。 第二个原因是喷镀层硬度虽高,却不能耐受机油的污染。 而三材料轴瓦虽然硬度较低,却能把污垢颗粒埋在其镀锌轴瓦层中,而且不会因此受到伤害。

为什么说喷镀轴瓦是出自专家之手?

作为全球汽车与发动机行业中最大的活塞制造商与开发合作伙伴,马勒在发动机元件领域拥有雄厚的科研、试验和生产能力。

喷镀轴瓦还用于以下发动机:

奥迪/大众TDI系列:1.9 / 2.0 / 2.5 / 4.0 / 5.0 L

奥迪汽油发动机:6.0 L (W12) / 1.8 L (225 hp)

曼:D2865

梅赛德斯-奔驰商用车:BR 400、BR 500、BR 900

梅赛德斯-奔驰轿车:CDI发动机BR 600

标致雪铁龙HDI系列:1.4 / 1.6 / 2.0 / 2.2 / 2.7 L

轴瓦性能——取决于所用材料、合金与滑动层

除了应有的功能——为活动部件提供支持外,发动机轴瓦还有另一项重要任务:收纳和埋藏磨损颗粒。 磨损颗粒产生自正常的发动机运行,而且体积极小,无法用机油滤清器分离,并且如果没有埋进轴瓦中,可能导致磨损加大。 轴瓦在发动机能否同轴及低磨损运行方面起关键作用,因此必须采用特殊的设计依据。

发动机轴瓦要承受几种不同摩擦程度的影响。 因此,其设计必须能承受冷启动期间以及燃烧高压产生的高密度磨损混合摩擦。 根据上述不同要求,轴瓦一般由几种材料制成:一方面,选用一种高度耐磨材料,另一方面,选用的其它材料必须提供充分的磨损颗粒埋入空间。

选用的材料是关键

根据特定应用情形,马勒轴瓦所用高强度钢背的涂层包括不同的轴瓦金属。 选用的轴瓦材料应能使各材料的优势属性形成互补,使材料组合成为特定应用的最佳选择。 因此,在满足现在及未来对轴瓦的要求方面,材料开发工作发挥着关键作用。 凭借数年来的开发工作与经验,马勒开发出大量高品质轴瓦合金,其中包括铝铜合金。

多层设计

强度、紧密贴合的外形、出色的运行质量——从材料技术的角度看,这些要求与之相互冲突。 解决方案:多层轴瓦,按照工作共享原则设计。 之所以如此设计,是因为轴瓦的基本性能,特别是其动态负载能力,不仅受材料影响,还会受到轴瓦各层的结构与厚度以及轴瓦表面配置等设计方式带来的影响。 马勒轴瓦的基础是高强度钢背,其根据特定应用情形使用不同轴瓦金属作为涂层。 此处为轴瓦设计概述。

整体轴瓦完全由一种金属制成,大部分情况下是硬质铜合金。 尽管这种轴瓦常用于大型发动机,但也会用于轿车发动机,如活塞销衬套、止推垫圈或凸轮轴轴瓦等。

双材料轴瓦由钢背、中间层和轴瓦金属层组成。 铝合金主要用作轴瓦金属。 双材料轴瓦一般用于中低负载轿车的汽油发动机与自吸式柴油发动机,根据合金的不同,可分别用于活塞销衬套、气门摇臂衬套、止推垫圈、凸轮轴轴瓦、主轴瓦或连杆轴瓦。

三材料轴瓦由钢背、轴瓦层、阻挡层和滑动层组成。 轴瓦层主要由一种铅青铜制成,通常采用电镀工艺加工而成。 三材料轴瓦主要用于负载较重的发动机,如大型活塞销衬套、连杆轴瓦、主轴瓦和凸轮轴轴瓦。



喷镀轴瓦是质量最好的轴承类型之一。 从结构上看,该轴瓦属于三材料轴瓦,并且由相同材料制成。 但是,其轴承材料上镀有一层耐抗性极高的铝层,所用特殊生产方式即为喷镀工艺(详见“喷镀工艺”部分)。 由于包含该涂层,此类轴瓦表现出比其它轴瓦更高的硬度和耐磨性。 该轴瓦特别适用于高性能发动机 ,如轿车与商用车的增压式发动机,特别是连杆和主轴区域。

喷镀工艺

在喷镀工艺中,由钢背、轴瓦层和阻挡层组成的轴瓦被放在真空喷镀机中。 然后其滑动层材料通过阴极喷镀涂覆在轴瓦上。 这样就在半轴瓦上形成了一层硬度与耐磨性极高的滑动层。

喷镀轴瓦:完美的工作共享

喷镀的滑动层硬度极高,也极其耐磨,但是压入上述磨损颗粒的能力却很小。 为提供更大的压入能力,只能对喷镀轴瓦的其中一个半轴瓦进行喷镀处理。 另一个半轴瓦则是采用传统涂层工艺处理的三材料轴瓦,因此可完美容纳磨损颗粒。

重要信息:分清哪个在上,哪个在下

喷镀的半轴瓦总是安装在承受负载较高的一侧。 例如,喷镀的半轴瓦必须安装在连杆较大一端的上半圈上,因此燃烧压力作用于此处(详见下图1)。 然而,对于主轴,燃烧压力却作用于方向朝下的半轴瓦上。 喷镀的半轴瓦可通过轴瓦外侧的“SPUTTER”标识进行识别。 出于安全考虑,喷镀轴瓦通常都是单独包装和密封。

小心油孔!

安装轴瓦时,另一种错误来自于安装位置不正确。 对于大部分半轴瓦对而言,只有其中一个有开孔。 若轴瓦位置通过润滑孔得到润滑(例如,通过机轴),就必须确保半轴瓦上的孔最对应轴承座的孔完全对齐。 若半轴瓦的安装方式完全错误,轴承位置就无法获得润滑油,或者获得的润滑油不足。 结果:发生严重的抱死,并产生巨大热量,该热量可能导致轴瓦熔化并与轴颈粘连。 (下图2显示的是主轴轴承的粘结现象。)

图片1

在连杆处,喷镀的半轴瓦安装在上半圈处,因为燃烧压力会导致此处承受较高负载。

图片2

安装错误导致的结果:半轴瓦安装错误导致润滑孔被堵塞——最终导致抱死并产生巨大热量,使轴瓦熔化并与主轴粘结。