直线导向轴的材料选择指南

▼ 四类常用导向轴材料及主要特点 ▼

铝合金轴

• 重量轻

• 低磨损

• 耐腐蚀

• 常备库存

• 无磁

• iglidur J/J200滑动膜的理想组合材料

钢轴

• 标准尺寸、高性价比

• 适用于干运行

• 高负载能力

• 可镀硬铬

• 与塑料轴承配合，具有低摩擦系数

• iglidur E7滑动膜的理想组合材料

不锈钢轴

• 与iglidur A180/A160滑动膜配合，可用于食品和制药环境

• 高耐腐蚀性

• 高化学抗性

• 非常适用于潮湿环境

• 316不锈钢可用于化工环境

碳纤维轴

• 重量轻

• 高强度

• 高刚度

• 耐疲劳

• 良好的耐腐蚀性

• 成本较高、制造工艺复杂

▼ 金属直线轴的测试对比 ▼

由于碳纤维轴比较特殊，在文章后部我们再展开介绍。接下来，我们为您绘制了一张金属直线轴的实验结果对比图，它将能进一步帮您了解轴材料的磨损速度、摩擦系数、腐蚀生锈的速度、重量、成本和化学侵蚀速度。

▲ 每一项实验中，表现最优的以橙色标识

▼ 如何选择合适的轴材料？ ▼

在开发直线运动系统时，您可以参考众多可用的轴材料信息。希望以下信息能够帮助您缩小直线导向轴的选择范围，更准确地找到所需的产品。

铝合金轴EN AW 6061/6060

阳极氧化铝合金轴一直是直线滑动轴承的首选材料，其具有许多独特的优点，与滑动轴承的主要优势相辅相成。铝合金轴材料不仅轻便、无磁且易于加工，还在多种环境中展现出良好的耐腐蚀性。与不锈钢相比，这种材料在成本方面提供了显著的优势，尤其是在涉及盐雾或需要抗冲洗的应用场景中。

易格斯大多数铝合金轴都有2~4米的标准长度，可根据客户的订单需求进行切割。然而，需要注意的是，切割后的端面将没有氧化层的保护。当然也有例外，我们也可以在阳极氧化之前对零件进行研磨、切割或加工，但这通常仅适用于大批量生产，而对于小批量项目而言，成本效益可能并不理想。另外，轴部件在阳极氧化过程中仍需以某种方式固定在机架上。如果没有适当的孔或结构进行固定，可能会形成未经过阳极氧化的区域，这在水下或敏感实验室环境中并不是理想的选择。

此外，我们的一些客户选择剥离并重新进行阳极氧化处理以满足特定需求，但值得注意的是，这会影响轴本身的外径公差。一旦剥离了铝合金的氧化涂层，原先的尺寸无法恢复，轴的尺寸可能缩小，这可能导致与轴承配合时产生更大的间隙。

请注意，易格斯不建议在超过180℃的环境中使用其产品。如果您的应用需要在更高温度下运行，我们建议考虑使用不锈钢轴系系列。

在选择滑动轴承时，请确保所用材料最适合铝合金轴。如果您选择使用易格斯直线轴承，其默认材料通常为J200或J。请特别注意，滚珠轴承不适合在铝材上运行，因为在滚珠轴承中可能产生的高表面压力会导致轴的损坏。

镀铬碳钢硬轴

镀铬碳钢硬轴在直线轴承行业中占据着重要地位，尤其是在滚珠轴承的应用中。由于镀铬碳钢轴表面经过淬火处理，可达到HRC60及以上的硬度，因此，它是直线滚珠轴承的理想搭配。然而，当涉及到铝合金轴系或不锈钢轴系占主导地位的自润滑滑动轴承时，镀铬碳钢硬轴的优势并不总是明显。由于drylin直线滑动轴承不依赖润滑油，钢材在不理想的条件下可能会随着时间的推移而逐渐腐蚀。在使用滚珠直线轴承的情况下，为了确保轴承良好运行，定期的维护和加油是必不可少的，从而也使轴免于生锈。

在国内市场，我们普遍使用的是轴承钢镀铬硬轴GCr15，而drylin所供应的德国产品则采用CF53（1.1213）镀铬钢轴。硬钢轴的硬度通常高于铝合金，如果铝合金在某些应用中的硬度不足，滑动轴承行业的大多数工程师和制造商仍然会推荐使用镀铬钢轴产品。与不锈钢轴或不锈钢硬轴相比，镀铬钢轴的成本相对较低，且由于表面镀铬层的存在，具备一定的耐腐蚀性。另外，一些客户选择镀铬钢轴的原因，可能在于其表面经过高度抛光，显得光泽十足，而不锈钢产品有时可能会出现无光泽或暗淡的外观。

如果客户选择使用drylin系列产品，E7是与硬钢轴进行干摩擦运行的优质滑动膜材料，如果涉及到高温的话，则可以选择X材料。

3系列不锈钢（304和316）

易格斯3系列不锈钢是耐腐蚀性的理想选择，优于硬阳极氧化铝合金轴、镀铬钢轴，其品质甚至比许多直线产品供应商所提供的4系列不锈钢硬轴都高。

具体而言，316不锈钢在高度腐蚀性应用中被认为是最佳解决方案，广泛应用于易格斯众多海洋工程项目，典型的应用包括帆船、水上设施喷气式导流轴，以及游艇和摩托艇内部设计的各种座椅和家具。如果您需要考虑对氯化物和氯酸盐的抵抗力，316不锈钢绝对是最佳选择。

作为一种相对便宜的替代品，304不锈钢的成本比316材料低约20-30%。我们发现304不锈钢常被应用于包装、食品加工和实验室等领域。需要特别注意的是，由于3系列不锈钢无法通过淬火进行硬化，因此不适用于滚珠直线轴承。

3系列不锈钢轴建议搭配以下材料的滑动膜：

• X，适合高温和耐腐蚀应用

• A160材料，符合FDA标准

• E7材料，适用于其他一般用途

4系列硬质不锈钢

4系列硬质不锈钢轴材料在餐具、刀具以及手术器械等领域广受欢迎，特别是420C或440C系列，drylin提供的德国不锈钢硬轴牌号为1.4125/1.4034，能够与滚珠轴承配合使用，因为其表面硬度约为HRC52+，这一特征使其能够有效抵抗球轴承在点对点接触时产生的高压力。然而，在设计卡环凹槽或螺纹孔时需要特别注意，因为许多加工厂对于硬化表面的铣削或钻孔操作，通常会收取额外的特殊加工费用。

4系列的不锈钢还存在一个缺点，即其耐腐蚀性无法与3系列不锈钢相媲美，因此在盐水和中到高酸性环境中，容易出现腐蚀现象。与3系列不锈钢产品相比，4系列不锈钢产品的一个优势是，在无支撑的高负载应用下，其产生的挠度相对较小。

除了可与滚珠轴承搭配使用外，4系列不锈钢轴也非常适合塑料直线轴承滑动膜。例如，在需要承受高温和耐化学腐蚀的应用中，可选择X材料，需要符合FDA标准情况下，可选择A160材料，其他普通应用则可采用E7材料。

碳纤维轴

碳纤维作为一种较为特殊的直线轴材料，虽然在易格斯的产品系列中可以找到，但其应用场合仍然十分有限。通常，采用碳纤维轴的场景多涉及非磁性材料的使用，例如医学成像设备，或是那些对轻量化和高强度有极高要求的行业。以直径为20mm的碳纤维轴为例，其重量仅为0.17kg，相比之下，重达2.46kg的20mm钢轴显得笨重得多。

然而，我们在选择材料时也必须注意，碳纤维的成本相较于其他材料极为昂贵，其价格约为铝合金轴的五倍以上，甚至是316不锈钢的两倍多。如果您在寻找一个相对经济划算的轻质轴，空心铝合金轴（AWMR）或许是一个可行的替代方案，其重量虽然大约是碳纤维轴的两倍（以上述例子来看，约为0.32kg），但依然远轻于钢轴。

值得一提的是，直线滚珠轴承并不适合在碳纤维轴上使用，但塑料滑动轴承却能有效运行。我们的iglidur J系列滑动轴承在此材料上表现出色，iglidur®L250也同样能达到良好的效果。

请注意，直线滑动轴承在不同轴材料上的性能表现各异，因此，了解哪种轴材料与特定直线轴承的最佳搭配，对于确保您的应用高效运行至关重要。

▼ drylin直线导向轴产品规格 ▼

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您的直线导向轴专家

刘涛 Mark Liu

直线轴承产品经理

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电话: 135 8586 1012

邮箱: mliu@igus.net

（igus易格斯）

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