轴承是机械工业中常用的一种滑动机件,材质上又有金属、非金属、复合材料之别。石墨轴承则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碳质轴承,以石墨材料为主要基材。
Learn More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。