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摘要
本文為自潤軸承的技術深度指南，適合需要選型計算或排查磨損問題的工程師與技術採購人員閱讀。內容涵蓋：DU 軸承轉移膜的自潤機制、DU PTFE 與 DX POM 的規格參數對比、特殊環境材質選擇（雙金屬、青銅包覆、固體潤滑劑嵌入）、常見異常磨損原因與預防，以及 PV 值計算邏輯與潤滑脂選擇建議。
→ 若您尚未熟悉自潤軸承的基本定義與結構，建議先閱讀：自潤軸承 (襯套) 技術指南：原理、材質、應用評估
目錄
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自潤軸承的自潤滑機制並非一開始就立即生效，而是在初期磨合（Run-in）階段逐漸建立：軸承 PTFE 內層的固體潤滑劑在與軸反覆摩擦的過程中，逐漸轉移並覆著到對手件（軸）的表面，形成一層穩定的固體潤滑膜（Transfer Film）。
一旦轉移膜形成，它便有效地隔絕了軸承與軸之間的直接金屬接觸，將摩擦從「金屬對金屬」轉化為「PTFE 膜對金屬」，大幅降低摩擦係數，並延長兩者的使用壽命。
依據不同材質與應用條件，自潤軸承使用的潤滑介質可分為液態或固態兩種：
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DU 軸承通常使用油潤滑。但對於以下情況，則可以使用油脂（潤滑脂）潤滑：
在適當的速度、表面面積、黏度和油量下運轉，DU 軸承可以承受非常重的負荷。這些條件之間的平衡非常重要——如果負載或速度發生變化，則必須調整潤滑油黏度以補償變化。
| 層次 | DU PTFE 複合軸承 | DX POM 複合軸承 |
|---|---|---|
| 1（最外層：滑動面） | PTFE 與鉛 | POM（改性聚甲醛樹脂） |
| 2 | 錫青銅粉末（燒結層） | 錫青銅粉末（燒結層） |
| 3 | 銅層 | 銅層 |
| 4（鋼背） | 鋼背 | 鋼背 |
| 5（最內層） | 銅層 | 銅層 |
| 性能指標 | DU PTFE 複合軸承 | DX POM 複合軸承 |
|---|---|---|
| 抗壓強度 (MPa) | 280 | 140 |
| 溫度範圍 (℃) | -195 ~ +270 | -20 ~ +100 |
| 摩擦係數 | <0.20 | <0.20（潤滑油條件） |
| 磨損寬度 (mm) | <0.55 | <4.5（潤滑油條件） |
| PV 值限制 (MPa·m/s) | 3.6 | 10（潤滑油） |
| 磨損深度限制 (mm) | 0.05 | 0.50 |
| 熱導率 (Kcal/M·hr·℃) | 2.41 | 2.03 |
| 線膨脹係數 (每 ℃) | 27×10⁻⁵ | 5.1×10⁻⁵ |
| 潤滑需求 | 乾式運行（無需外部潤滑） | 邊界潤滑（有潤滑脂效果更佳） |
| 適合運動類型 | 旋轉、擺動、往復 | 高載低速、頻繁啟停 |
- 選 DU PTFE：當您的應用需要完全免潤滑（乾式運行）、工作溫度範圍寬廣（尤其是極低溫或超過 100°C），或是高抗壓需求（280 MPa）時。
- 選 DX POM：當您的應用有潤滑脂供應條件、屬於高載低速且頻繁啟停（如模具開合、工裝夾具），且工作溫度在 -20°C ～ +100°C 範圍內時。DX 在有潤滑的條件下可延長使用壽命。
對於 DU 和 DX 無法完全適用的特殊工況，以下三種材質提供了針對性的解決方案：
基於高品質的低碳鋼燒結青銅合金或無鉛青銅合金表面，提供高特定載荷，尤其適用於高速和衝擊條件。可以在內襯加工油孔或溝槽以更好地儲存潤滑油。
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主要技術特性：
典型應用：卡車底盤、農業機械、建築機械（需要承受高速與衝擊且有定期加油條件的場合）。
由冷成型的均質青銅包覆而成，標準軸承在軸承表面設有菱形潤滑槽，充當潤滑劑儲存槽，在啟動運動期間迅速形成潤滑膜，減少啟動摩擦。
主要技術特性：
典型應用：建築機械（起重機）、卡車、拖拉機、機床、礦山機械。
固體潤滑劑與青銅結合，提供青銅的強度與石墨的耐磨性，提供免維護、低摩擦的運行，特別適用於高載荷和間歇性擺動運動。
主要技術特性：
典型應用：汽車生產線、水利行業、大壩閘門、塑料成型機（所有需要在無法補充潤滑劑的條件下長期穩定運行的場合）。
自潤軸承的正確安裝會影響驅動器內的所有其他元件。不正確的安裝會導致過度震動、跳動增加或配合零件破損，不可避免地損壞零件及其齧合的軸心。停機時間將因此增加，若配合軸受到損害，可能產生更大、更昂貴的後續問題。
| 磨損類型 | 成因說明 | 預防措施 |
|---|---|---|
| 磨料磨損（三體磨損） | 硬質顆粒進入潤滑表面之間，形成三體磨損；或一個表面上的粗糙物切割另一個表面，形成二體磨損 | 確保安裝環境潔淨 |
| 潤滑失效 | 潤滑油量不足，油膜無法維持，造成直接金屬接觸 | 依據負載計算所需油量；定期補充（油脂型） |
| 高溫油稀化 | 工作溫度下潤滑油黏度下降，無法支撐負荷，造成摩擦發熱與進一步油稀化的惡性循環 | 選擇適合工作溫度範圍的潤滑油黏度等級 |
| 問題類型 | 成因說明 | 預防措施 |
|---|---|---|
| 粗糙表面磨損 | 軸頸表面粗糙度過高，與軸承內層產生過度摩擦 | 安裝前確認軸頸表面粗糙度符合規格 |
| 不平衡衝擊負載 | 支撐元件負載不當，造成旋轉過程中的反覆衝擊 | 確保安裝對中，負載分配均勻 |
| 軸頸偏心（蛋型軸頸） | 軸頸不圓（橢圓形偏心），造成高點摩擦集中，加速局部磨損 | 安裝前以量測工具確認軸頸圓度 |
| 金屬疲勞 | 不當冶金或材料缺陷，在反覆負載下發生疲勞失效 | 選用符合規格的認證材料，避免劣質品 |
| 考量因素 | 評估說明 | 對材質選擇的影響 |
|---|---|---|
| 壓力（P） | 設備運行時的負荷除以軸承接觸面積（MPa） | 高壓 → 選 DU PTFE（280 MPa）或雙金屬；低壓 → DX POM 或青銅捲製即可 |
| 速度（V） | 軸的線速度（m/s） | 高速 → 考慮雙金屬（有油孔設計）；低速擺動 → 固體潤滑劑嵌入型 |
| PV 值（壓力×速度乘積） | P（壓力，MPa）× V（速度，m/s）= PV 值（MPa·m/s） | PV 值必須低於所選材質的 PV 上限（DU PTFE 為 3.6 MPa·m/s） |
| 載荷性質 | 靜載（穩定）或動載（振動、衝擊） | 衝擊負載 → 固體潤滑劑嵌入型或雙金屬；穩定旋轉 → DU PTFE |
| 潤滑狀態 | 乾運行、邊界潤滑或全膜潤滑 | 乾式 → DU PTFE / 固體潤滑劑；邊界潤滑 → DX POM；有穩定供油 → 雙金屬或青銅捲製 |
PV 值（壓力 × 速度的乘積）是評估自潤軸承選型是否合適的最重要綜合指標。PV 值過高代表軸承在單位時間內產生的熱量超過材料的散熱能力，會導致快速磨損甚至材料熔融失效。
以 DU PTFE 為例，PV 值限制為 3.6 MPa·m/s。若您的應用中壓力為 1.2 MPa、線速度為 2.5 m/s，則 PV = 1.2 × 2.5 = 3.0 MPa·m/s，低於限制值，DU PTFE 在此條件下可以安全使用。
需要注意的是，這些條件之間的平衡非常重要。如果負載或速度發生變化，則必須重新評估 PV 值是否仍在材料限制範圍內。
對於需要使用潤滑脂的應用場合（特別是 DX POM 型或雙金屬型），以下是潤滑脂選擇的關鍵考量：
確定適當的黏度等級後，需要考慮的標準包括：氧化穩定性、腐蝕抑制、磨損保護、水和空氣分離特性等。由於自潤軸承可應用於各種不同的用途，因此沒有一套單一的標準可供使用，選擇取決於設備設計和操作條件。
對於長間隔補脂和非常重的負荷，可加入固體添加劑，例如二硫化鉬（MoS₂）或石墨。固體添加劑的作用是在混合膜和邊界潤滑條件下，以機械方式防止金屬接觸。
PV 值是壓力（P，MPa）與速度（V，m/s）的乘積，代表軸承單位面積上的功率密度。PV 值超過材料限制，意味著摩擦產生的熱量超過材料的散熱能力，會導致軸承表面溫度急劇上升，加速磨損，甚至造成 PTFE 等材料軟化失效。DU PTFE 的 PV 值上限為 3.6 MPa·m/s，選型時必須確保實際 PV 值低於此限制。
DU PTFE 採用 PTFE 作為滑動面，可在完全乾式（無潤滑）環境下運行，溫度耐受範圍極寬（-195°C～+270°C），抗壓強度較高（280 MPa）。DX POM 採用改性聚甲醛樹脂（POM），在有潤滑脂的邊界潤滑條件下效果更佳，溫度範圍較窄（-20°C～+100°C），抗壓強度較低（140 MPa）。如果您的場合無法定期補充潤滑脂，或溫度超過 100°C，應選 DU PTFE；如果有穩定的潤滑脂供應且屬高載低速頻繁啟停，可考慮 DX POM。
DU PTFE 的磨損深度限制為 0.05mm。實際判斷可透過以下方式：出現異音（通常代表 PTFE 層已磨穿，進入金屬對金屬接觸）、可測量的間隙增大、設備震動增加或運行不穩定。磨損原因如為軸頸偏心、粗糙表面或安裝不當，應在更換軸承的同時排查並修正安裝問題，否則新軸承仍會快速磨損。
兩者的免潤滑機制不同：DU PTFE 依靠 PTFE 形成轉移膜，適合旋轉、擺動、往復等多種運動，溫度耐受範圍寬，適合一般自潤應用；固體潤滑劑嵌入軸承則以石墨或 MoS₂ 等固體塊嵌入青銅基體，特別針對「無法形成油膜」的極端條件設計，例如極低速度、高靜載、長時間停止後再啟動，以及水利行業大壩閘門等場合。若 PV 值需求超過 DU PTFE 限制且速度極低，固體潤滑劑嵌入型是更合適的選擇。
我們嚴格把關生產品質，在寧波設立通過 IATF16949 認證的工廠，確保軸承符合最高生產品質規範。通過 RoHS、REACH 環保標準、SGS 檢驗，符合生產環境受環保安全規範的客戶需求。
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