滑动导轨的材料及热处理.doc

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1、滑动导轨的材料及热处理类别：电子综合导轨常用材料有铸铁、钢、有色金属和塑料等。(1)铸铁铸铁具有耐磨性和减震性好，热稳定性高，易于铸造和切削加工，成本低等特点，因此在滑动导轨中被广泛采用。常用的铸铁有：灰铸铁常用的是HT20-40（一级铸铁），硬度以HB180～200较为合适。适当增加铸铁中含碳量和含磷量，减少含硅量，可提高导轨的耐磨性。若灰口铸铁不能满足耐磨性要求，可使用耐磨铸铁。常用的耐磨铸铁有：①高磷铸铁它是指含磷量为0.3%～0.65%的灰口铸铁，其硬度为HB180～220，耐磨性能比灰铸铁HT20～40约高1倍。若加入一定

2、量的铜和钛，成为磷铜钛铸铁，其耐磨性能比HT20～40约高2倍。高磷铸铁的脆性和铸造应力较大，易产生裂纹，生产中应采用适当的铸造工艺。②低合金铸铁如钒钛铸铁、中磷钒钛铸铁、中磷铜钒钛铸铁等。这类铸铁具有较好的耐磨性（与高磷铜钛铸铁相近），且铸造性能优于高磷系铸铁。③稀土铸铁它具有强度高、韧性好的特点，耐磨性与高磷铸铁相近。但铸铁性能和减震性较差，成本也较高。④孕育铸铁常用的孕育铸铁是HT30～54，它比HT20～40的耐磨性高。(2)钢为了提高导轨的耐磨性，可以采用滓硬钢导轨。淬火的钢导轨都是镶装或焊接上去的。淬硬钢导轨的耐磨性比不

3、淬硬铸铁导轨高5～10倍。要求一般的导轨，常用的钢有45号钢、40Cr、T8A、TlOA、GCr15、GCr15SiMn等，表面淬火或全淬，硬度为HRC52～58。要求高的导轨，常采用的钢有20Cr、20CrMnTi、15号钢等，渗碳淬硬至HRC56～62，磨硝加工后淬硬层深度不得低于1.5mm。(3)有色金属常用的有色金属有黄铜HPb59-1、锡青铜ZQSn6-6-3、铝青铜ZQA19-2、锌合金ZZn-All0-5、超硬铝I,C4和铸铝ZL6等，其中以铝青铜较好。(4)塑料镶装塑料导轨具有耐磨性好（但略低于铝青铜），抗震性能好，

4、工作温度适应范围广（-200～+2600C），抗撕伤能力强，动、静摩擦系数低、差别小，可降低低速运动的临界速度，加工性和化学稳定好，工艺简单，成本低等优点。目前在各类机床的动导轨及图形发生器工作台的导轨上都有应用。塑料导轨多与不淬火的铸铁导轨搭配。用作导轨的塑料有锦纶和酚醛夹布塑料；环氧树脂耐磨涂料；以聚四氟乙烯为基体的塑料。聚四氟乙烯是现有材料中干摩擦系数（P一0.04）最小的一种。但是，纯聚四氟乙烯机械强度低，刚性差，极不耐磨。因此，需要加入填充剂，以增加其耐磨性。由于填充剂不同，就可得到不同性能的导轨材料。在以聚乙烯为基体的各

5、种塑料中，以Du导轨性能较好，它是一种在钢板上烧结球状青铜颗粒并浸渍聚四氟乙烯塑料的板材，如图6-27所示。Du导轨板厚度为1.5～3mm，在多孔青铜颗粒上面的四氟乙烯表层厚为0.025mm。这种塑料导轨板既具有聚四氟乙炜的摩擦特性，又具有青铜和钢铁的刚性与导热性，装配时可用环氧树脂黏结在导轨上或同时用螺钉紧固。由于聚四氟乙烯自润滑性能优异，因此这种塑料导轨板适用于润滑不良或无法润滑的导轨面上。使用压强应低于0.35MPa。这种材料用于数控机床、集成电路制板设备上，可保证较高的重要定位精度和满足微量进给时无爬行的要求。与滚动导轨相比

6、，具有寿命长，结构简单，使用方便，吸振性好，刚性好，成本低等优点。(5)导轨材料的搭配为了提高导轨的耐磨性，动导轨和支承导轨应具有不同的硬度。如果采用相同的材料，也应采用不同的热处理，以使动、静导轨的硬度不同，其差值一般在FIB20～40范围内，而且，最低硬度应不低于所用材料标准硬度值的下限。具体要求见表6-3。(6)铸铁导轨的热处理为提高铸铁导轨的耐磨性，常对导轨表面进行淬火处理。表面淬火方法有：火焰淬火、高频淬火和电接触淬火。火焰淬火设备简单，但淬火温度不易控制，变形较大，应用较少。高频淬火是使导轨在高频交变电磁场作用下，表面产

7、生感应电流而加热，然后冷却。由于加热速度快、效率高、淬火质量稳定、耐磨性高（比灰口铸铁提高2倍多）、工艺参数易于调整，故应用较广。需进行高频淬火的导轨面，其原始硬度不得低于HB187，表面粗糙度应低于Ra为5μm，表面不允许有过多砂眼、气孔、疏松、夹杂等铸造的缺陷，不应有尖角。为避免高频淬火后的导轨变形过大，必须采用一定的工艺措施。高频淬火后的变形量为0.1～0.3mm，应采用磨削加工，使其达到一定的精度要求。淬火后硬度达到HRC48～53，导轨表面淬硬层深度为1.2～2.5mm。电接触淬火是用一个通低电压、大电流的铜滚轮和导轨表面

8、瞬时接触，利用接触电阻热加热导轨表面，并凭铸铁导轨自身的热传导而迅速冷却的一种淬火方法。它具有设备简单，操作容易的优点，且淬火后变形量很小，一般为0.01～0.05mm，故电接触淬火可在导轨精加工后进行，淬火后只需用油石磨光即可使用。