銅石墨軸承,是材料的自潤滑軸承,按照不同用途和工況,選用不同的銅石墨軸承。
軸承是機(jī)械工業(yè)中常用的一種滑動(dòng)機(jī)件。石墨軸承是隨著機(jī)械設(shè)備的性能要求,在金屬軸承的基礎(chǔ)上開發(fā)并發(fā)展起來的炭質(zhì)軸承。炭質(zhì)軸承有不同于金屬軸承的特性,如自潤滑、耐高溫、耐腐蝕、質(zhì)輕等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,石墨軸承也得到了進(jìn)一步的拓展,制造出了青銅石墨含油軸承、鑲嵌石墨軸承。為各種工況條件下的軸承選擇提供了更大空間,滿足了不同技術(shù)條件的要求。另外,炭復(fù)合材料軸承由于它的可設(shè)計(jì)性和特有的材料功能將是今后軸承材料的發(fā)展方向。
從碳原子結(jié)構(gòu)分析石墨材料的潤滑性。石墨材料本身就存在潤滑性能,這是石墨的晶體結(jié)構(gòu)所決定的。石墨的潤滑性能除晶格的特定原因有先天可供潤滑的結(jié)構(gòu)外,就是水和空氣對它的良好潤滑作用的發(fā)揮。水和空氣的存在使石墨的工作面上吸附了水和氣體分子,增大了石墨互相滑動(dòng)的解理面間的距離,從而減弱了它們間的結(jié)合力。
軸承有滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承之分,材質(zhì)上又有金屬、非金屬、復(fù)合材料之別。石墨軸承多用于滑動(dòng)軸承,滑動(dòng)軸承又分為徑向軸承和止推軸承。文中主要對炭石墨軸承、青銅石墨含油軸承和鑲嵌石墨軸承進(jìn)行分析。
石墨軸承以石墨材料為主要基材,應(yīng)用于食品、飲料、紡織、化工等工業(yè)部門中的運(yùn)輸機(jī)、干燥機(jī)、紡織機(jī)、潛水泵電機(jī)等軸承方面,這些部位如用油脂潤滑劑不可避免會引起污染,而石墨軸承的自潤滑性很強(qiáng),耐腐蝕,可不使用潤滑油而進(jìn)行長期運(yùn)轉(zhuǎn)。石墨軸承的磨損與載荷、溫度和速度的平方成比例,當(dāng)壓力為0–0.49MPa時(shí),各種材質(zhì)的石墨軸承均能滿足需要。為了提高制品的機(jī)械強(qiáng)度,特別是為了提高耐沖擊韌性,常用一些性能好的易熔金屬進(jìn)行浸漬處理。浸銻石墨軸承允許的工作溫度可達(dá)500C,銻與銅對磨時(shí)不易沾著,在大負(fù)荷和快速的情況下工作,其性能可提高2–3倍。石墨材料的強(qiáng)度隨溫度升高而增加的趨勢一直保持到2600C左右,在高溫時(shí)強(qiáng)度是室溫的3倍?;瑒?dòng)軸承存在著兩種摩擦形式,即靜摩擦和動(dòng)摩擦,一般炭石墨軸承的靜摩擦比同樣情況下的金屬軸承要小一些。
普通炭石墨軸承在干運(yùn)轉(zhuǎn)情況下,動(dòng)摩擦系數(shù)在0.08-0.3之間,濕運(yùn)轉(zhuǎn)情況下由于存在著邊界潤滑,所以動(dòng)摩擦系數(shù)一般在0.01-0.1范圍內(nèi)。在炭刷與換向器的摩擦中,換向器表面可產(chǎn)生一層褐色、深紫色、淺蘭色的薄膜,這層薄膜可起潤滑過程中的保護(hù)作用。分析可知,這層薄膜主要由兩部分組成,其一是與金屬結(jié)合在一起的金屬氧化膜和金屬氫氧化物,稱為氧化薄膜。其二是炭素薄膜,在運(yùn)行過程中的炭塊上剝離下來的細(xì)小的炭、石墨粒子、炭塊材料中所含的不純物、空氣中浮游的塵埃以及被吸附的水分和氧所組成。由此可見,保護(hù)膜的形成可起潤滑作用,但也離不開水分和氧的環(huán)境?;瑒?dòng)軸承具有普通機(jī)械零件之間滑動(dòng)接觸的特征。除摩擦、磨損發(fā)熱外,還要有機(jī)械強(qiáng)度。雖然可對石墨軸承材料進(jìn)行浸漬處理以增強(qiáng)其機(jī)械強(qiáng)度、抗沖擊性,但在較大的載荷條件下,往往仍達(dá)不到所要求的機(jī)械強(qiáng)度,從而人們開始用粉末冶金方法制造青銅石墨含油軸承。
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