航空关节轴承及外圈材料

燕山大学机械工程学院CollegeofMechanicalEngineering,YanshanUniversity专业：XXX姓名：XXX学号：XXX航空关节轴承的外圈材料关节轴承制造与实验装备ＰＰＴ本讲内容航空关节轴承简介航空关节轴承的应用关节轴承常用外圈材料123航空关节轴承

航空关节轴承是一种球面滑动轴承，其滑动接触表面是一个内球面和一个外球面，运动时可以围绕其内孔的轴心线转动，也能围绕两个不动的轴作非对中运动。1、航空关节轴承简介1、航空关节轴承简介

由于关节球面轴承具有大的摆动角和调心性能，能够实现旋转、摆动和调心，在承受大的径向静载的同时，还能承受一定的轴向载荷，具有载荷能力大，抗冲击，抗腐蚀、耐磨损、自调心、润滑好等特点，有助于提高飞机构件的灵活性，广泛地应用在航空航天机械中。

2、航空关节轴承的应用（1）轴承钢又称高碳铬钢，含碳量ωc为1%左右，含铬量ωcr为0.5%-1.65%。轴承钢又分为高碳铬轴承钢、无铬轴承钢、渗碳轴承钢、不锈轴承钢、中高温轴承钢及防磁轴承钢六大类。轴承钢有高而均匀的硬度和耐磨性，以及高的弹性极限和接触疲劳强度，尺寸与形状稳定性好，有一定耐腐蚀能力，同时还具有良好的工艺性能(包括锻造等热加工性能和车削、磨削等冷加工性能等)，便于实现高质量、高效率的轴承制造。例如GE…DE1型

向心关节轴承、GAC…S型角接触关节轴承、GX…S型推力关节轴承、GE…CS-2Z型自润滑向心关节轴承等外圈都采用轴承钢。3、关节轴承常用外圈材料轴承钢外圈自润滑向心关节轴承3、关节轴承常用外圈材料（2）玻璃钢也称玻璃纤维增强塑料（FRP），是一种品种繁多，性能各别，用途广泛的复合材料。它是由用玻璃纤维或其织物以增强合成树脂，用涂布、注塑、挤塑、层压等方法加工成形的新型材料。

玻璃钢材料具有重量轻，强度高，耐腐蚀，电绝缘性能好，传热慢，热绝缘性好，耐瞬时超高温性能好等特性，还可以根据不同的使用环境及特殊的性能要求，自行设计复合制作而成，使用适应性广泛。由于玻璃钢重量轻，强度高，十分适用于航空零部件，在航空关节轴承中也有应用，例如GE…F2型自润滑向心关节轴承的外圈就是使用该材料。3、关节轴承常用外圈材料（3）铝合金在铝中添加一定元素形成的合金称为铝合金，铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能，物理性能和抗腐蚀性能，成为理想的结构材料。随着飞机轻量化的发展，采用高比强度的铝合金替代不锈钢内外圈成为航空轴承的发展趋势。3、关节轴承常用外圈材料材料处理要求：铝合金关节轴承承载较大，对基体材料的成分、组织状态、力学性能等要求高。铝合金本身刚度低，易受夹装力和切削力影响而产生残余应力，不宜使用磨、研等工序，且为了提高铝合金的表面强度、耐磨性和使用寿命，经常采用表面处理工艺。铝合金外圈杆端关节轴承3、关节轴承常用外圈材料（4）不锈钢

不锈钢是在普通碳钢的基础上，加入一组铬的质量分数（wCr）大于12%合金元素的钢材，它在空气作用下能保持金属光泽，也就是具有不生锈的特性。这是由于在这类钢中含有一定量的铬合金元素，能使钢材表面形成一层不溶解于某些介质的坚固的氧化薄膜（钝化膜），使金属与外界质隔离而不发生化学作用。在这类钢中，有些除含较多的铬（Cr）外，还匹配加入较多的其他合金元素，如镍（Ni），使之在空气中、水中、蒸汽中、都具有很好的化学稳定性，甚至在高温或低温环境中，仍能保持其耐腐蚀的优点。3、关节轴承常用外圈材料不锈钢表面美观，

耐腐蚀性能好，比普通钢长久耐用

，且强度高，耐高温氧化，维护简便，广泛应于关节轴承。如GE…ES向心关节轴承的外圈便是不锈钢材料。

GE90ES耐腐蚀滚动不锈钢向心关节轴承3、关节轴承常用外圈材料

（4）钛合金

钛是20世纪50年代发展起来的一种重要金属，密度小，比强度高和耐腐蚀性好。因此钛及钛合金一直是航空航天工业的“脊柱”之一。钛合金是以金属钛为基体，加入适量其他元素组成的合金。室温下，钛合金有三种基体组织，钛合金也就分为以下三类：α合金,(α+β)合金和β合金。α钛合金是α相固溶体组成的单相合金，不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下，均是α相，组织稳定，耐磨性高于纯钛，抗氧化能力强。β钛合金是β相固溶体组成的单相合金，未热处理即具有较高的强度，淬火、时效后合金得到进一步强化，室温强度可达1372～1666MPa；但热稳定性较差，不宜在高温下使用。α+β钛合金是双相合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进行热压力加工，能进行淬火、时效使合金强化。3、关节轴承常用外圈材料

钛合金具有强度高而密度又小，机械性能好，韧性和抗蚀性能很好。钛合金是航空航天工业中使用的一种新的重要结构材料，比重、强度和使用温度介于铝和钢之间，但比铝、钢强度高并具有优异的抗海水腐蚀性能和超低温性能。阻碍钛合金普遍应用最主要原因还是成本过高，无论是金属最初的冶炼还是后续的加工，钛合金的价格都远远高于其他金属。钛合金的硬度与不锈钢、轴承钢相比较低，作关节轴承内外圈时摩擦面易磨损划伤，通常要在其摩擦工作面作表面处理。钛合金GE30C自润滑关节轴承3、关节轴承常用外圈材料（5）铍青铜

以铍为主要添加元素的青铜。铍青铜的铍含量为0．2％～2％，再加入少量的(0．2％～2．0％)钴或镍第三组元。该合金可热处理强化。是理想的高导、高强弹性材料。铍青铜无磁、抗火花、耐磨损、耐腐蚀