石墨轴承

石墨轴承

石墨轴承，应用领域广泛 品质卓越产品畅销国内外,受到客户好评。
轴承是机械工业中常用的一种滑动机件。石墨轴承是随着机械设备的性能要求，在金属轴承的基础上开发并发展起来的炭质轴承。炭质轴承有不同于金属轴承的特性，如自润滑、耐高温、耐腐蚀、质轻等。随着科学技术的发展，石墨轴承也得到了进一步的拓展，制造出了青铜石墨含油轴承、镶嵌石墨轴承。为各种工况条件下的轴承选择提供了更大空间，满足了不同技术条件的要求。另外，炭复合材料轴承由于它的可设计性和特有的材料功能将是今后轴承材料的发展方向。

从碳原子结构分析石墨材料的润滑性。石墨材料本身就存在润滑性能，这是石墨的晶体结构所决定的。石墨的润滑性能除晶格的特定原因有先天可供润滑的结构外，就是水和空气对它的良好润滑作用的发挥。水和空气的存在使石墨的工作面上吸附了水和气体分子，增大了石墨互相滑动的解理面间的距离，从而减弱了它们间的结合力。

轴承有滚动轴承和滑动轴承之分，材质上又有金属、非金属、复合材料之别。石墨轴承多用于滑动轴承，滑动轴承又分为径向轴承和止推轴承。文中主要对炭石墨轴承、青铜石墨含油轴承和镶嵌石墨轴承进行分析。

石墨轴承以石墨材料为主要基材，应用于食品、饮料、纺织、化工等工业部门中的运输机、干燥机、纺织机、潜水泵电机等轴承方面，这些部位如用油脂润滑剂不可避免会引起污染，而石墨轴承的自润滑性很强，耐腐蚀，可不使用润滑油而进行长期运转。

石墨轴承的磨损与载荷、温度和速度的平方成比例，当压力为0--0.49MPa时，各种材质的石墨轴承均能满足需要。为了提高制品的机械强度，特别是为了提高耐冲击韧性，常用一些耐磨性能好的易熔金属进行浸渍处理。浸锑石墨轴承允许的工作温度可达500C，锑与铜对磨时不易沾着，在大负荷和快速的情况下工作，其耐磨性能可提高2--3倍。

石墨材料的强度随温度升高而增加的趋势一直保持到2600C左右，在高温时强度是室温的3倍。滑动轴承存在着两种摩擦形式，即静摩擦和动摩擦，一般炭石墨轴承的静摩擦比同样情况下的金属轴承要小一些。普通炭石墨轴承在干运转情况下，动摩擦系数在0.08-0.3之间，湿运转情况下由于存在着边界润滑，所以动摩擦系数一般在0.01-0.1范围内。在炭刷与换向器的摩擦中，换向器表面可产生一层褐色、深紫色、浅兰色的薄膜，这层薄膜可起润滑过程中的保护作用。分析可知，这层薄膜主要由两部分组成，其一是与金属结合在一起的金属氧化膜和金属氢氧化物，称为氧化薄膜。其二是炭素薄膜，在运行过程中的炭块上剥离下来的极其细小的炭、石墨粒子、炭块材料中所含的不纯物、空气中浮游的尘埃以及被吸附的水分和氧所组成。由此可见，保护膜的形成可起更好的润滑作用，但也离不开水分和氧的环境。滑动轴承具有普通机械零件之间滑动接触的特征。除摩擦、磨损发热外，还要有一定的机械强度。虽然可对石墨轴承材料进行浸渍处理以增强其机械强度、抗冲击性，但在较大的载荷条件下，往往仍达不到所要求的机械强度，从而人们开始用粉末冶金方法制造青铜石墨含油轴承。

青铜石墨含油轴承采用粉末冶金法制造，在保持原有石墨轴承的主要特征外，增加了机械强度。自承重轴承一般使用铅青铜或锡青铜/石墨基。铜/铅/石墨轴承能耐极高的转速。铅、锡/铜主要用来合成铅、锡青铜，以增加制品的机械强度。加入过量的锡和铅是不必要的，一般加入量在5%--10%(重量)范围，过量的铅、锡将显著降低制品的机械强度。

粉末冶金法制造青铜石墨含油轴承采用铜粉/石墨粉，经混合、压型、烧结而成，选用呈树状结构的电解铜粉，其最大特点是经高温烧结之后能使轴承具有均匀的网体结构和开放性孔穴。润滑油可充满轴承所有孔穴，并和轴承中的固体润滑剂--石墨形成润滑性能很高的石墨胶体润滑剂。当机械运转时，轴承因摩擦升温而膨胀导致孔穴容积缩小，加之润滑油亦因受热膨胀而溢出，起到了对轴与轴承间润滑作用。当停止运转后，温度降低孔穴和润滑油恢复原来状态，油便被重新吸入孔穴，从而形成了自动润滑现象。在万一油量不足的情况下，石墨也可以单独地担当起润滑作用，仍可保持轴承有较低的摩擦系数和较好的耐磨性能。随着轴承载荷要求的进一步提高，青铜石墨含油轴承也难达到要求，随后人们又开发出了镶嵌石墨轴承。

镶嵌石墨轴承的制造是以金属材料为基体，它的机械强度基本取决于采用的金属材质的机械性能，石墨作为一种固体润滑材料镶嵌在轴承的摩擦面金属基体上，用于轴承工作状态下的润滑材料，但石墨也有含油效果。石墨的镶嵌可采取二种方法，一种是熔融金属液浇铸法，另一种是在金属基材上先按照一定的排列方式加工一些孔洞，然后将固体润滑剂嵌入其中，镶嵌石墨轴承的抗压强度、抗折强度、热膨胀系数一般取决于基体金属材质。但镶嵌石墨轴承的强度大大提高，可在重载荷下运行。