一文說透保持架材料——工程塑料PEEK,PI,PPS,PA66,PA46

高溫和腐蝕性介質環境是工程塑料無法應用的領域，金屬保持架仍占主導地位。然而，對于金屬保持架的設計，長久以來一直需要兼顧軸承性能和保持架制造工藝，因此往往不得不作出一些妥協。

傳統鋼保持架用金屬板材經沖壓成型制成。保持架與滾動體之間接觸的幾何形狀經過優化，從而在考慮生產工藝限制的前提下為滾動體提供**支撐。金屬保持架的兜孔通常會有朝向滾動體的尖銳邊緣，并在動態工況下，保持架和滾動體承受的沖擊力非常大，且兩者之間幾乎沒有任何緩沖力。在這種情況下，潤滑劑的分布難以達到軸承理想性能所需的**狀態。在最壞的情況下，鋼保持架的橫梁甚至會像刮刀一樣刮除滾動體表面的潤滑劑。

軸承保持架的性能取決于其制造材料與工藝。金屬保持架受生產工藝的影響更為顯著。

不受限制的設計

選擇通過注塑成型技術制造的工程塑料保持架，可以讓產品設計工程師能夠專注于保持架設計本身，而不受制造工藝的限制。工程塑料保持架的兜孔幾何形狀可以針對滾動體引導特性進行優化，從而在保持架橫梁與滾動體之間產生液體動壓潤滑。除了發揮工程塑料良好的阻尼和彈性特性外，保持架與滾動體接觸區域的夜體動壓潤滑也有助于降低軸承噪聲。

對潤滑劑分布的改善控制可直接通過軸承運行溫度的降低、滾動體和滾道之間的磨損與疲勞的減少來體現，從而延長軸承的整體使用壽命。

與金屬保持架相比，工程塑料保持架在運行中具有噪聲更低、摩擦更小、維護間隔周期更長等優勢，并通過優化設計避免了軸承卡死現象，從而提高了安全性。

塑料的類

全球至少有25家頂尖化工公司生產超過50種不同的基礎塑料。此外，還有一些專業公司通過添加各種化合物作為輔料來改變這些塑料的特性。

塑料結構通常被分為非結晶態或半結晶態，并根據其具體應用進一步細分為三類：通用塑料、工程塑料和特種塑料。

通用塑料通常適用于環境溫度和低負荷的應用范圍。這類材料包括聚氯乙烯、聚乙烯和聚丙烯等，但不適用于軸承保持架，通常用于包裝、低溫家用產品、醫療器械、容器和玩具等。

對于需要更高溫度（高達100°C）和更高承載能力的應用，通常采用工程塑料。適合的材料包括聚酰胺（又稱尼龍）、聚碳酸酯（PC）、聚甲醛（POM）和聚對苯二甲酸丁二醇酯等，常見于結構部件、外殼、襯套和汽車零件等。

特種塑料具有特殊性能，其熱穩定性高于100°C，機械性能可與工程塑料相媲美甚至更優。典型用途包括電氣連接器、齒輪、開關、閥門、滑動軸承和燈具外殼等。

成本也是選擇具體材料時的一個考慮因素。低性能塑料的售價約為每公斤1美元，而先進的塑料成本則在每公斤60美元左右。

材料的

對于軸承保持架的應用，可通過以下五項性能指標來評判特定具體工程塑料的適用性：

• 高溫極限值，THlim

通過材料在最高持續工作溫度下的剛度來衡量

• 延展性，εB

指保持架安裝過程中，保持架及其兜孔邊緣的**變形量

• 沖擊強度，acU

反映軸承運行期間承受沖擊載荷的能力

• 塑料老化后的延展性，εBa

用于表征與潤滑劑的化學相容性

• 動態彎曲應變幅值，ad

反映塑料疲勞性能的因素

與鋼材不同，塑料的性能在很大程度上取決于實際工作溫度、暴露時間、應力水平及環境介質。例如，當暴露在120°C以上的溫度時，含有25%玻璃纖維增強的聚酰胺6.6的彈性模量會下降至室溫下初始值的50%以下。

當溫度超過120°C時，含有25%玻璃纖維增強的聚酰胺（尼龍）（PA66）的彈性模量會下降到室溫下初始值的50%以下。

因此，通用塑料無法用于軸承應用，因為其在較高溫度下缺乏足夠的剛度。

塑料因與潤滑劑或其他環境介質發生化學作用而老化，其特點是塑料**應變或應力發生變化。最壞情況下，兩者均會下降。

塑料因化學相互作用而發生老化，其特征表現為塑料**應變或應力的改變。

另一個需要考慮的參數是環境應力抗裂性。幾乎所有非結晶態塑料都存在這個問題，因此不能用于軸承保持架。半結晶工程塑料和高性能塑料才是保持架應用的首選材料。

規范的設

SKF已在這些塑料類別中確定了在軸承保持架應用中性能**的塑料。特別是半結晶態工程塑料中的聚酰胺（尼龍）被發現其在靜態和動態機械性能方面，以及與SKF潤滑劑的化學相容性方面，均表現出**性能。

軸承保持架中使用最廣泛的工程塑料是PA66-GF25，占所有工程塑料保持架產量的95%。對于需要更好耐化學性或抗沖擊強度的應用，例如齒輪箱和鐵路軸承中，會使用PA46和ST-PA等改進型工程塑料。在需要高溫下抗老化性的場合，通常選擇PEEK-GF15。

SKF最早開展相關工作，以確定其優選工程塑料的高溫極限值。通過測試與不同潤滑油和潤滑脂的化學相容性，確定了最高持續工作溫度。這些數值為軸承保持架應用中的工程塑料選擇提供了參考依據。

然而，塑料的老化始終受實際溫度和暴露時長的共同影響。例如，對于聚酰胺（尼龍）PA66-GF25，在240°C溫度下使用非侵蝕性潤滑劑時，其預期壽命最多為10小時。當實際工作溫度低于100°C時，壽命可延長1000倍以上。而在使用侵蝕性潤滑劑（如齒輪箱油），最壞情況下保持架壽命比使用非侵蝕性潤滑劑時低10倍。

塑料老化受實際溫度及暴露時長共同影響。

未來的挑

當前技術應用的發展對軸承保持架性能提出了很高要求。在許多應用領域，連續工作溫度可能高達150°C。在這種條件下，使用侵蝕性的潤滑介質會使聚酰胺（尼龍）PA66保持架的表現欠佳。因此，對于汽車和工業齒輪箱、卡車以及某些流體機械等應用，金屬軸承保持架仍然是**選擇。

有一種高科技工程塑料PEEK，其性能在高溫下條件下可與金屬保持架相媲美，但其昂貴的成本限制了其無法在實際應用中被廣泛應用。盡管化工制造商已經開發出一些新的工程塑料，試圖以更具競爭力的價格（接近PA66的價格水平）提供PEEK級別的性能，從而在性能與成本之間找到平衡點，但仍然無法取代PEEK材料的地位。

許多SKF軸承現在已經配備了由PEEK 制成的保持架。PEEK是聚醚醚酮英文的縮寫，是一種不完全結晶的熱塑性工程塑料。使用PEEK保持架的**優勢在于其材料特性：強度與柔韌性的結合、高疲勞強度，PEEK在160°C的持續高溫極限和200°C的峰值溫度或含添加劑潤滑油的條件下，不會出現老化現象。此外，PEEK還具有出色的耐化學腐蝕性和耐磨性、低摩擦系數以及良好的電氣絕緣性能。憑借這些出色的性能，PEEK保持架通常用于混合陶瓷軸承、超精密軸承、角接觸球軸承和圓柱滾子軸承。

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