石墨轴承的润滑基理和性能分析

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。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、空气中浮游的尘被吸附的水分和氧所组成。

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。