轴瓦是汽车发动机重要的减磨零件,它与曲轴轴径构成发动机四大摩擦副之一。其主要功能是减少轴瓦与曲轴间的滑动摩擦磨损,提高发动机曲轴及连杆的使用寿命。轴瓦在使用过程中,由于受到来自曲轴旋转产生的交变载荷冲击,润滑油中外来硬质点引起轴瓦的擦伤,以及轴瓦与曲轴轴颈加工的不同轴而产生局部磨损,因此,作为轴承合金必须具备良好的疲劳性能和表面性能。早期的滑动轴承材料以巴氏合金为主,轴瓦采用铸造工艺生产。近年来随着发动机转速的提高和输出功率的增加,汽车工业广泛采用铝基、铜基轴承合金材料和复合轧制、粉末冶金烧结工艺来生产发动机轴瓦。在铝基轴承合金中最具代表性的为Al20SnCu,这种合金中含有20%的锡,锡相在铝基体中呈孤岛状分布,形成硬基体软质点的耐磨组织,随着球铁曲轴的广泛应用和汽车发动机柴油化的发展趋势,Al20SnCu合金耐磨性能差和疲劳强度低的不足日益暴露出来。铜基轴承合金中最具代表性的为铜铅合金,这种合金的轴瓦具有较高的疲劳性能,比较适合大功率柴油发动机,其不足在于材料成本高、制造工艺复杂和不利于环保。基于以上情况,项目组开展高性能、低成本的铝硅轴承合金材料及制造工艺的研究,进一步拓展了传统铝基轴承材料的使用空间,达到取代或部分取代Al20SnCu和铜铅轴承合金的目的。本项目分析了轴瓦的工作状况及材料和制造工艺的发展进程,探讨了影响轴瓦寿命的主要因素。通过材料熔铸、热处理和复合轧制过程中工艺的优化,基本上解决了研制合金所暴露出轧制性能和材料的表面性能差的问题,成功开发出两个品种的高性能铝硅轴承合金,材料及轴瓦性能达到国外同类产品指标要求。在低硅轴瓦材料试验中,一方面在传统的Al20SnCu材料基础上进行合金优化设计,通过添加2.5%硅和减少低熔点锡的含量,来提高合金的强度和硬度,从而达到提高轴瓦的疲劳强度和耐磨性能的目的;另一方面,由于硬质点硅的加入,也伴随着合金轧制性能降低,因此项目组进行了轴瓦带材制造工艺及退火工艺的优化试验,使得轧制成材率由原先不足10%提高到90%以上。另外,项目组开展了中高硅铝基轴瓦<WP=4>材料的研究,将合金中的硅含量提高到4～8%,锡含量进一步降低到3～6%水平,并加入一定量锌和其他强化元素,使得研制合金的疲劳性能达到或接近铜铅合金的水平,这样材料的轧制性能差的问题表现的更加突出,因此,解决这一问题也成了项目研究的重点与难点。通过采取闭模轧制工艺代替传统的开放式平辊轧制工艺,基本上解决合金轧制性能差的问题,满足汽车发动机对轴瓦使用性能的要求,并实现了轴瓦批量工业化生产。通过本项目的研究,项目组基本掌握了高性能铝硅轴承合金的全套生产技术,为轴瓦产品的升级换代奠定了良好的基础,使得轴瓦生产技术达到国际先进水平,取得了良好的社会经济效益。