滑动导轨的材料及热处理

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HB180200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HB180220,耐磨性能比灰铸铁HT2040约高1倍。 若加入一定量 的铜和钛，成为磷铜钛铸铁，其耐磨性能比HT20

2、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低合金铸铁如机钛铸铁、中磷机钛铸铁、中磷铜机钛铸铁等。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 局磷系铸铁。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，成本也较高孕育铸铁常用的孕育铸铁是HT3054,它比HT2040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淬硬铸铁导轨高510倍。要求一般的导轨，常用的钢有45号钢、40Cr、T8A、TlOA、GCr15、GCr1

3、5 SiMn等，表面淬火或全淬，硬度为HRC5258。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1.5 mm。(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，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

4、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. 53 mm ,在多孔青铜颗粒上面的四 氟乙烯表层厚为0.025 m

5、m。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。由于聚四氟乙烯白润滑性能优异，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. 35 MPa。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，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

6、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5m,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 0.3 mm ,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HRC4853,导轨表面淬硬层深度为1. 22.5 mm。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瞬时接 触，利用接触电阻热加热导轨表面，并凭铸铁导轨白身的热传导而迅 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. 010. 05 mm ,故