石墨轴承的设计与制造

石墨轴承的设计与制造

炭材料结构的多样性来源于炭/炭原子间化学键合的多样性,由此也提供了炭材料的可设计性。石墨轴承由于它的生产工艺和原材料的可设计性为设计与制造提供了一定空间,从而可制造出性能各异,适用于多种技术条件和使用环境的石墨轴承。下面跟着青岛伯特利石墨制品来了解下石墨轴承的设计与制造吧

PV值是轴承设计时的重要参数

PV=P.V

P--单位面积载荷压力,MPa;

V--轴的线速度,m/s。

PV值超过各种材料的极限值时,就会引起异常的升温和磨损,一般设计要留有余量,参考PV值应在极限值的50%--70%。在实际工作中,轴承的运转因环境不同又有干运转和湿运转之分。在干运转的情况下,石墨轴承允许的最大载荷受到轴承的强度和允许的磨损速率的限制。其允许的最大线速度则受到轴承摩擦面上所产生热量的限制。而磨损速率又受到轴承材质、轴和轴承表面加工情况、载荷、速度及周围介质等条件的影响。在干运转的情况下,轴承允许的PV值还直接受到轴承材质的影响,在高温下允许PV的值必须比低温时要小得多。当轴承浸在液体里或者是液体所喷溅的情况下(湿运转),其摩擦和磨损可大大降低。加之液体能够帮助逸散因摩擦而产生的热量,这样就大大提高石墨轴承允许的PV值,在实际条件下湿运转允许的PV值可能较干运转时高出近百倍。

石墨轴承设计种类有圆柱形、圆柱代凸缘形、圆形、特殊结构,但从石墨轴承的强度考虑,炭轴承的厚度必须比金属轴承大,厚度以内径的1/5-1/7为合适,最小限度为3mm以上,轴承的长度是内径的2倍以上。轴承运转时温度将会升高,运转间隙,可根据轴和轴承的热膨胀来决定,一般是轴径0.3%左右。

炭石墨轴承的制造工艺与其他炭制品大致相同,基本工艺过程包括:原料的选择、原料的预处理、原料的破碎、筛分分级、颗粒状与粉状材料的配料、粘结剂的选择、混匀、混捏、辊压、磨粉压制成型、焙烧、人造石墨制品还须石墨化处理,浸渍、机械加工等,部分石墨轴承为了增加机械强度和抗冲击性,还需金属(如锑、铜、铅等)浸渍,最终达到所要求的技术性能,再进行机械加工成所要求的几何尺寸。

青铜石墨含油轴承的生产用粉末冶金方法,新型青铜石墨含油轴承为了增加轴承的载荷,加入了铁粉,具体制法是采用粒径小于175um的青铜合金粉末和粒径小于85um的铁粉,加入少量煤油或机油制成混合物,再添加适量小于75um鳞片状石墨粉、二硫化钼等,经混合后采用冷压制取坯料,并在780C-895C的温度下烧结而成。其他青铜石墨含油轴承制造工艺与以上工艺大致相同,选择粉料、混合、压形、烧结、整型。一般青铜石墨含油轴承主要参数:假比重5.5g/cm3--6.0g/cm3,径向破坏强度一般不小于2.5N,体积浸油率20号机油不小于15%。

镶嵌石墨轴承有两种制造方法。一是浇铸法,将已加工好几何尺寸的石墨滑块按设计分布在浇铸模中后,用熔融金属液浇铸而成,后经机械加工达到所需尺寸。二是在金属基材上,按照一定的排列方式,先加工一些孔洞,然后将以石墨、MoS2及粘结剂按一定比率均匀混合制成润滑剂,固化在孔洞中,经加工后达到所要求尺寸,镶嵌石墨轴承的抗压强度、热膨胀系数,一般取决于金属材质。例如M551镶嵌石墨轴承载荷50MPa,使用温度500C,PV值5MPa.m/s,适用于低转速/重载场合,对粉尘污染等恶劣环境适应性强。