保持架是滾動軸承的重要零件之一，其基本作用是：使軸承在運轉過程中保持滾動體沿軸承周向均勻分布并引導滾動體在正確的滾動軌跡上滾動。
在普通應用場合，傳統的金屬沖壓保持架占主導，而在高溫、高速、低噪聲及長壽命應用領域，則以實體保持架為主。根據使用工況的不同，實體保持架中又分為金屬保持架、酚醛樹脂保持架及塑料保持架。金屬實體保持架與酚醛樹脂保持架的加工工藝、加工設備及裝配比較復雜，由于生產成本較高，適用于單件和小批量生產。塑料保持架采用模具注塑成形加工，生產工藝相對簡單，成本較低，適用于大批量生產。
一、工程塑料保持架特點和分類
工程塑料主要有：以聚酰胺樹脂為材質采用玻璃纖維增強的聚酰胺66（PA66-GF25，PA66-GF10）、聚酰胺66（PA66）、玻璃纖維增強聚酰胺46（PA46-GF30，-40～170 ℃）、聚酰胺46（PA46）、高性能熱塑性樹脂聚苯硫醚PPS、聚醚醚酮PEEK等，工程塑料具有比重小，耐磨損、耐腐蝕、耐輻射、韌性好、能抗振等優點。工程塑料保持架能嵌埋固體異物，并能根據設計和使用要求進行有針對性的改性以提高其相應的性能，由于加工方便，可直接注塑成型為復雜結構，提高了保持架設計的靈活性和自由度。
工程塑料保持架能實現強度和彈性的完美結合，在潤滑的鋼材表面有良好的滑動性能，極低的摩擦力，從而使軸承的磨損和發熱保持在最低的水平。因為低密度材料的慣性小，即使在缺乏潤滑劑的條件下，工程塑料保持架也仍具有優良的運行性能。因此，軸承即使是連續工作也不會有卡死和二次損傷的風險，這一切為工程塑料保持架在滾動軸承中的應用提供了技術和經濟上的可行性。在軸承行業普遍采用新材料新技術的今天，工程塑料保持架已日益顯示出其所具有的獨特優越性和重要性。隨著工程塑料材料技術的發展，塑料復合材料的性能得到很大的提高，工程塑料保持架的應用更加廣泛。尤其是一些國外的軸承企業，如SKF公司已將各類軸承的塑料保持架在一定尺寸范圍內選作標準保持架；NSK，FAG公司采用塑料保持架的軸承產品都已經占其產品總量的30%以上。
我國國防和工業的發展對滾動軸承提出了許多新的要求，促使軸承保持架在結構和材料方面不斷改進和發展。目前，保持架在滾動軸承中的作用已不僅僅是保持、隔離、引導滾動體正常轉動的作用，而且要求能夠利用保持架來提供潤滑的作用。如高速軸承、特殊介質中工作的軸承、自潤滑軸承，以及一次潤滑長壽命軸承等。
隨著軸承轉速提高，密度大的金屬材料保持架已不能滿足軸承的要求，而密度僅為金屬的1/4～1/8，有耐磨、抗震、抗磁、耐輻射、耐蝕、低摩擦等獨特優點的工程塑料，進入了滾動軸承保持架材料的行列。酚醛層壓布材密度小、機械強度較高、機械加工性能好、有一定的耐熱溫度和吸油、滲油等性能，目前已廣泛應用到內徑φ2～200mm的角接觸球軸承保持架。如高速磨頭軸承、機床軸承、儀表軸承、陀螺儀軸承、渦輪機軸承、增壓器軸承等都采用酚醛層壓布材保持架，其中dm·n值可以高達12×106mm·r·min-1。近年來隨著熱塑性工程塑料保持架技術的不斷發展，在滿足使用溫度、保持架強度和尺寸精度的情況下有取代其熱固性塑料保持架的可能性。
對金屬保持架無法滿足主機要求的場合，工程塑料保持架也顯示出了特殊的優越性，如：在不允許使用潤滑油的液態氧（-183℃）中工作的軸承，裝有沖壓鋼制保持架的深溝球軸承6204在100 kg軸向載荷，10000r/min下運轉16 min即被燒毀；而裝有以玻璃纖維增強的聚四氟乙烯塑料制作保持架的角接觸球軸承，在100 kg的軸向載荷，20000r/min下運轉20 h后，摩擦力矩仍無增加；用二硫化鉬、聚四氟乙烯、玻璃纖維改性的聚酰亞胺制作的軸承保持架，可在真空輻射下無油潤滑工作，已應用于阿波羅飛船上；多孔含油聚酰亞胺保持架使用在陀螺儀長壽命軸承上；多孔含油酚醛層壓布材保持架使用在通信衛星機構的軸承上；聚酰亞胺保持架使用在高速牙鉆軸承上；玻璃纖維增強聚酰胺66保持架使用在小轎車的齒輪箱、差動齒輪箱、離合器和輪轂上、水泵和礦井傳送裝置中等等，使用效果都十分良好。
江蘇無錫地區是軸承用工程塑料保持架的主要生產集聚區，代表性企業有：錫珠、中天、海江、元邦、天益、偉俊、至成、騰達、開拓、潤發、錫隆、萬昌、嘉宸、中臣等，其他如蘇州匯智精、浙江海寧科翔、溫州高德、常州志高、聊城金帝、臨清永佳等也是行業知名企業。
國內企業大多采用德國巴斯夫、美國杜邦、荷蘭帝斯曼、日本大冢提供的保持架專用PA66原材料和其他耐高、低溫，高性能的PA46（-40℃～170℃）和PEEK等材料。許多企業使用了國內外先進的設備進行產品的加工和檢測，擁有進口的CNC立式加工中心、慢走絲、中走絲線切割機床及數控精密加工機床等成套模具加工設備，自動三坐標測量儀，臥式、立式數字投影儀及各種塑料性能檢測儀器，數控全自動混料注塑機等，年產品種近萬種，產量達16億件左右。主要用戶覆蓋大部分國內軸承企業，使用工程塑料保持架的軸承主要配套國內汽車企業。
二、軸承塑料保持架專用料發展歷史
目前我國塑料保持架主要用材料為璃纖維增強聚酰胺66，玻璃纖維含量25％～30％（PA66-GF25），隨著工程塑料改性技術的發展和新材料的出現，PA46-GF30，PPS，PEEK等工程塑料也逐漸開始在軸承保持架中應用。
在國內，工程塑料保持架應用早期，原材料的生產尤其是軸承專用塑料品種的研發和生產起步較晚，與國外公司有較大的差距。我國的工程塑料及特種工程塑料不少品種還主要依靠進口，有的品種以所謂“戰略物資”國外仍對我國實行封鎖，我國工程塑料保持架基礎材料受制于人的狀況沒有根本改變，這在一定程度上制約了我國塑料軸承保持架的發展。
20世紀90年代末以來，國內工程塑料改性和生產技術取得了長足的進步，工程塑料保持架的廣泛應用，突顯了塑料在滾動軸承中應用的優越性。隨著現代科技的發展，塑料新材料的成功開發及應用范圍的延伸，為塑料在滾動軸承中的應用進一步拓展了空間。軸承保持架用塑料已從PA66/GF，逐漸開始使用PA46/GF等材料。選用PA46材料保持架能明顯改善和提高軸承性能或降低使用費用。
目前國際6大軸承公司（SKF，Schaeffler，NSK，Timken，NTN，JTEKT）已經廣泛使用PA46工程塑料保持架材料。用PA46代替銅材作為汽車軸承的保持架，在保證高溫應用的同時可以大大降低成本和重量，提高車輛的燃油效率，而且使軸承中的潤滑油脂有更多的儲存空間；可以滿足汽車軸承的高溫高速設計，大大提高使用壽命，從而迎合汽車工業的發展趨勢。
冰箱壓縮機使用壓縮機油和冷媒，以往的聚酰胺系樹脂材料會產生樹脂環形低聚物，從而降低壓縮機的性能，因此，壓縮機用滾動軸承一直未使用工程塑料保持架，直到日本捷太格特（JTEKT）使用PPS材料，解決了之前的技術難題，最終實現了冰箱的節能化。
SupLub的原素材是一種稱為PEEK(Poly ether ether ketone, 學名為聚醚醚酮 ) 的熱可塑性高分子( thermoplastic)材料。該材料具有極佳的機械性質、耐磨損性、抗老化性 (可長時間使用于280℃)、并幾乎不溶解于各種溶劑及無毒性，所以又被稱為超級工程塑料。PEEK 這種材料是英國Victrex 公司的專利產品，在車輛上的典型用途是用于變速箱的油封、機油泵及ABS剎車零件等。
滾針軸承除已大量用于汽車、摩托車工業外，亦被廣泛運用在許多需要高速旋轉的領域。傳統做法是在軸承保持架外表面鍍銅或鍍銀，以減緩磨損，但經測試發現，當軸承在9 000 r/min的高轉速下運轉100 h后，銅、銀鍍層已基本完全耗盡，無法完全解決磨損的問題。而采用SupLube高分子表面處理技術，則可以減少滾針軸承保持架接觸表面的磨損，如上相同測試下，被覆層幾乎沒有磨損跡象，有效提高了軸承使用效率與壽命；而且涂覆SupLub層的過程較為簡單，不會有伴隨鍍銅、鍍銀而產生的氫脆等問題。SupLub圖層兼具出色的耐磨性與持久性，又能抵抗惡劣的應用環境；只需傳統銅/銀鍍層一半的厚度就能達到更優異的耐磨性。全球滾針軸承運用于高速引擎的生產量每年高達3 000多萬套，主要用于摩托車和船外機引擎，因此，此涂料技術非常有利于軸承制造商。
另外，VICTREX PEEK聚合材料、VICOTE涂料和APTIV薄膜等高性能材料的全球領先制造商英國威格斯公司近日宣布，滾針軸承的領先生產商臺灣立多祿工業股份有限公司決定將VICOTE涂料應用于摩托車發動機、外置發動機以及其他高轉速發動機中的滾針軸承上。其優異的耐磨性使得VICOTE 804 Blk取代了目前銅、銀等涂層材料，VICOTE涂料可以減少滾動軸承外表面的磨損從而延長軸承保持架的實際使用壽命。 國內，常州復諾納米科技有限公司開發了具有專利技術的SupLub超耐磨涂層技術應用于滾針軸承表面。
塑料保持架的用料及使用從軸承行業有關保持架的標準發展歷史中也能看出端倪：
1993年5月7日發布了JB/T6638—1993《滾動軸承保持架用玻璃纖維增強聚酰胺66 技術條件》，規定了滾動軸承保持架用玻璃纖維增強PA66–25的技術要求、檢查方法和檢驗規則。
1993年9月23日發布了JB/T7048—1993《滾動軸承工程塑料保持架技術條件》，規定了滾動軸承工程塑料保持架的材料、技術要求、檢查方法及檢驗規則。適用于工作溫度范圍為–30℃～+120℃的下列各類軸承工程塑料保持架的制造、檢查和用戶驗收：dm·n值小于0.6×106mm·r·min-1的調心球軸承；軸承外徑小于240mm的圓柱滾子軸承；軸承外徑小于320mm的調心滾子軸承；dm·n值小于0.6×106 mm·r·min-1、接觸角α≤40°的角接觸球軸承。
2002年7月16日發布了JB/T7048—2002《滾動軸承零件工程塑料保持架技術條件》，替代JB/T6638—1993《 滾動軸承保持架用玻璃纖維增強聚酰胺66技術條件》。
2011年12月20日發布了JB/T7048—2011《滾動軸承工程塑料保持架技術條件》，替代JB/T7048—2002《滾動軸承零件工程塑料保持架技術條件》。標準規定了滾動軸承用工程塑料保持架的技術要求、檢測方法、檢驗規則、包裝和儲運；規定了保持架用工程塑料玻璃纖維增強PA66，PA66、玻璃纖維增強PA46，PA46的技術條件。適用于dm·n <1.5×106mm·r·min-1且軸承外徑D <320 mm的軸承用保持架的生產、檢驗和驗收。
三、軸承塑料保持架專用料市場現狀
國外廠家主要以德國巴斯夫公司A3HG5為主導，占市場份額60%～80%左右，荷蘭DSM公司的PA46占市場份額5%～10%左右，日本大冢陶瓷纖維PA66占市場份額1%～5%左右等。巴斯夫A3HG5的價格為（40000～45000）元/噸，2017年起隨著全球化工原材料價格上漲和貿易的變化，市場價格上升波動較大。
國內廠家所占市場份額總和在8%～10%左右，其中以上海金發、杭州本松、蘇州創佳、杭州卡勒佳、無錫巨旺、平頂山麥克斯等為主導，約占市場份額5%～8%左右。國內PA66的價格通常為（30000～35000）元/噸。其中杭州本松新材料技術股份公司引進了日本精益管理體系及產品研發技術，擁有Coperion、KraussMaffei、AZO等一系列德國進口全自動生產設備，并建立可自行檢測力學、熱學、耐候性、阻燃、電學、化學、老化等項目的測試中心，在其專注的汽車軸承領域替代進口材料方面取得了可喜的進步和較好的業績。
四、國內外材料的性能對比
典型的德國巴斯夫A3HG5材料和國內某廠家生產的某型PA66材料的性能對比見表1。
由表1可知，國內改性保持架料經過持續的改進發展，各項性能已經達到國際同類產品的水平。但是由于品牌知名度、用戶習慣、保持架在軸承價格中的占比等市場因素，目前國外保持架專用料仍處在壟斷地位。
五、塑料保持架用料工藝過程及條件
1）將PA66樹脂在（80～100）℃下進行干燥處理，按配比量投入到高速混料機中，然后分別加入配比量的增韌劑、穩定劑和適量的浸潤劑，經（2～3）min的混合后，放料裝袋備用。
2）將混合料加入到雙螺桿擠出機的料斗中，料筒溫度為270～280℃，主機轉速為350 r/min，并在真空排氣的情況下恒定加入混合料，使其在料筒中熔融混煉，同時在擠出機前部的另一加料口中加入無堿無捻玻璃紗，該紗經擠出機螺桿上的剪切和混合元件作用后，即被切斷成短纖維，并與聚酰胺和其他輔料溶融混臺，經口模擠出，形成注帶條料，再經冷卻，干燥，切粒，過篩后即為成品。
3）玻璃纖維的加入數量應在投產開始時，先抽取粒料樣品，進行含量測定，并調整到需要的量。
六、結束語
總之，我國工程塑料保持架的材質水平、加工質量、工藝和制造設備水平與國外先進水平相比還有比較大的差距，加快開發出國產先進基礎原材料和加工工藝，研制新型高速、高效數控加工專業設備，提高注塑模具和產品精密智能化制造和檢驗水平，適應軸承保持架專業化、自動化、大規模生產的需要，將是我們今后努力的方向和奮斗的目標。
（本文刊登于中國軸協會刊《軸承工業》2019年第3期“技術前沿”欄目P15-21）
來源：軸承工業雜志
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