關(guān)于炭-石墨軸承的介紹
炭-石墨軸承
炭-石墨軸承（carbon-graphite bearing）是指用炭-石墨材料制作的滑動(dòng)軸承。滑動(dòng)軸承又分為徑向軸承和止推軸承兩種。炭-石墨滑動(dòng)軸承應(yīng)用于高溫及低溫、高速及低速滑動(dòng)情況下，對有強(qiáng)腐蝕作用的氣體及液體介質(zhì)有耐腐蝕性能。
由于炭-石墨軸承具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用范圍在迅速擴(kuò)大，品種也越來越多，尤其是出現(xiàn)了各種復(fù)合炭-石墨軸承，提高了炭-石墨軸承的強(qiáng)度、韌性等性能，使用范圍更加廣泛。軸承有滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承，炭素材料專門用來制作滑動(dòng)軸承，各種炭軸承主要有以下幾種：膠合板干燥機(jī)用軸承、防水型泵用軸承、膠合板制造機(jī)用軸承套、潛水泵用軸承、汽油流量計(jì)零件用軸承、化學(xué)泵用軸承
炭-石墨軸承的安全運(yùn)行編輯
進(jìn)行軸承的研制設(shè)計(jì)時(shí)，流體的種類（組成、密度、粘度、濃度）、溫度、壓力、有無料漿、軸承材質(zhì)及其加工精度、軸徑、轉(zhuǎn)速或圓周速度、滿載荷和運(yùn)行頻度等數(shù)據(jù)是必要的條件，最重要的是把壓力值控制在極限值之內(nèi)，才能保證炭-石墨軸承的安全運(yùn)行。極限值也因環(huán)境條件和軸承的加工形狀（如有無開槽和倒角）等變動(dòng)很大，除特殊情況外，設(shè)計(jì)時(shí)要有余量，一般為極限值的50%-70%。
在干運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，炭-石墨軸承允許的最大載荷受到軸承的強(qiáng)度和允許的磨損速率的限制，其允許的最大線速度則受到軸承磨擦面上所產(chǎn)生熱量的限制。而磨損速率又受到軸承的材質(zhì)，軸及軸承的加工情況，載荷、速度及周圍介質(zhì)等條件的影響。一般說來，其磨損速率與載荷、溫度和速度的平方成比例。在高溫下其壓力值必須比低溫時(shí)要小得多，才能保證軸承的安全使用。
在干運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，軸承允許的壓力值亦直接受到軸承材質(zhì)的影響。故在這種情況下，一般都選用石墨質(zhì)和金屬石墨質(zhì)軸承。
在選用炭-石墨軸承的時(shí)候，還要考慮軸承的運(yùn)行溫度。這個(gè)溫度是由兩個(gè)方面因素構(gòu)成的，一方面是由于軸承周圍介質(zhì)的溫度，另一方面是由于在軸承摩擦面產(chǎn)生的摩擦熱量。當(dāng)軸承浸在液體或是被液體所噴濺的時(shí)候（濕運(yùn)轉(zhuǎn)），其摩擦和磨損大大地降低了，在同一條件下，材料在液體中摩擦系數(shù)和磨損量往往為大氣中的1/5-1/10
炭-石墨軸承的磨損編輯
炭-石墨軸承的磨損取決于它的材質(zhì)、軸的材質(zhì)及表面狀況、總壓力、速度和周圍環(huán)境等因素。就軸承來說，存在著兩種形式的摩擦，即靜摩擦和動(dòng)摩擦。靜摩擦取決于表面狀態(tài)和所采用的材料。一般說來，炭-石墨軸承的靜摩擦比同樣情況下的金屬軸承要小一些。
如果能夠降低軸承的磨損，不僅增大了軸承的壽命而且也可提高極限值，改善不良的運(yùn)行效果，保證炭-石墨軸承的安全運(yùn)行。
炭-石墨軸承的性質(zhì)編輯
1.良好的自潤滑性能
炭-石墨軸承具有良好的自潤滑性能，主要有兩方面原因。原因之一是：石墨晶格內(nèi)的碳原子按正六角形排列于各平面上，原子間的距離較近，為0.142nm，而各平面之間的距離為0.335nm，并且沿同一方向相互錯(cuò)開。第三個(gè)平面重復(fù)第一個(gè)平面的位置，第四個(gè)平面又重復(fù)第二個(gè)平面的位置，依次類推。在每一個(gè)平面上，碳原子間的結(jié)合力很強(qiáng)，而平面之間的距離較大，它們之間范德華作用力很弱，故層與層之間易于離開和相對滑動(dòng)，這就是石墨材料具有自潤滑性能的根本原因。
原因之二是：石墨材料與大部分金屬材料有較強(qiáng)的附著力，因此在與金屬對磨時(shí)剝落的石墨就很容易附著在金屬表面上，形成一層石墨膜，變成了石墨與石墨之間的摩擦，從而大大降低了磨損和摩擦系數(shù)，這也是炭-石墨軸承具有優(yōu)良的自潤滑性能與減摩性能的原因之一。
正由于炭-石墨軸承具有良好的自潤滑性能，在使用時(shí)可以不加潤滑油而干運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，炭-石墨軸承就被在工作時(shí)不允許加潤滑油的工業(yè)部門所廣泛采用。
2.具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性
石墨材料是一種化學(xué)穩(wěn)定的材料，其化學(xué)穩(wěn)定性不遜于貴金屬。在熔融的銀中它的溶解度僅為0.001%-0.002%。石墨不論在有機(jī)或是無機(jī)的溶劑中都不溶解。在大部分酸、堿和鹽中不腐蝕、不溶解。
3.炭-石墨軸承的耐高溫性能
經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，一般炭素級(jí)軸承使用溫度可達(dá)350℃；金屬石墨級(jí)軸承也是350℃；而電化石墨級(jí)軸承可達(dá)450-500℃（在輕載荷情況下），其物理和機(jī)械性能仍保持不變，如果在真空或者保護(hù)氣氛下，其使用溫度可達(dá)1000℃。
4.炭-石墨軸承的其他性能
炭-石墨軸承與其他軸承相比較，還具有導(dǎo)熱性高，線膨脹系數(shù)小，耐急冷急熱等性能。但是，炭-石墨制品是一種脆性的硬度不高的材料。它的機(jī)械強(qiáng)度依其結(jié)構(gòu)和工藝條件而定。密度高的，機(jī)械強(qiáng)度也大。一般的炭-石墨材料的體積密度在1.55-1.98g/cm3之間，其抗壓強(qiáng)度為20-68MPa，比強(qiáng)度為中等，但它的機(jī)械強(qiáng)度隨著溫度的升高而增大，在2000-2500℃之間它的機(jī)械強(qiáng)度大約比室溫下增加一倍，在這樣的溫度下，它的比強(qiáng)度比現(xiàn)有的許多材料都高。盡管如此，由于炭-石墨材料屬于脆性材料，其本身所固有的強(qiáng)度（在常溫下）又不算高，因而使用范圍受到了限制。
這個(gè)問題得到了解決，主要方法是：其一，改善原材料的粒度；其二，浸漬金屬、樹脂或聚四氟乙烯等；其三，在炭-石墨基內(nèi)添加炭纖維等材料，還有利用固體潤滑劑等，因此，不但改善了它的運(yùn)轉(zhuǎn)性能，而且軸承的強(qiáng)度和韌性都有很大的提高。據(jù)介紹，用樹脂浸漬炭-石墨軸承，其強(qiáng)度可增加2-3倍，用金屬來浸漬其強(qiáng)度就增加的更大。
5.炭-石墨浸漬軸承的性能
炭-石墨軸承選用哪種材料做浸漬劑比較合適，要根據(jù)軸承的工作條件來決定。用來浸漬炭-石墨軸承的有酚醛樹脂、呋喃樹脂，環(huán)氧樹脂等等。
6.炭-石墨復(fù)合軸承
炭-石墨復(fù)合軸承的種類很多，材質(zhì)除單一的炭質(zhì)或石墨質(zhì)外，為了改善潤滑性和耐磨性，提高強(qiáng)度和硬度等各種需要，改變原料種類、配比和制造條件，來制成各種復(fù)合材料，這些材料的工業(yè)發(fā)展史較短，但發(fā)展得很迅速，具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?br>該種軸承耐腐蝕性好，對于酸、堿和有機(jī)溶劑較穩(wěn)定。耐熱性好，因其熱膨脹系數(shù)小，故熱穩(wěn)定性好，可適用于-250℃-250℃這一較寬的溫度范圍。
7.添加固體潤滑劑
人們熟悉的固體潤滑劑有石墨、二硫化鉬、云母及滑石等，后來新開發(fā)了氟化石墨。固體潤滑劑除以粉末狀態(tài)的形式單獨(dú)使用外，也常將其分散于水或油中，或者添加到潤滑脂中使用 [3] 。
炭-石墨軸承的應(yīng)用范圍編輯
1.應(yīng)用在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不準(zhǔn)許使用油脂潤滑劑的地方
例如食品、飲料、紡織、化學(xué)等工業(yè)部門中使用的運(yùn)輸機(jī)、造紙工業(yè)用的干燥機(jī)、紡織工業(yè)中的布干燥機(jī)、人造纖維織機(jī)和香煙制造設(shè)備及潛水泵用機(jī)等的軸承。在這些地方油脂潤滑劑被禁止使用，而炭-石墨軸承的自潤滑性能很強(qiáng)，可不需要使用潤滑油而進(jìn)行干運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，在這些部門可以廣泛使用。
2.應(yīng)用在因溫度高而普通軸承不能使用的地方
鑄錠運(yùn)送機(jī)、鍋爐預(yù)熱器和鍋爐室中焰管通風(fēng)門和鼓風(fēng)機(jī)、高溫爐運(yùn)料機(jī)、鋼鐵工業(yè)中的加料機(jī)以及煙道閥門調(diào)節(jié)機(jī)等的軸承均可使用炭-石墨軸承，而能保證其正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
3.應(yīng)用在化學(xué)和紡織等工業(yè)中
有些軸承運(yùn)行在有腐蝕性的氣體或者液體之中，在這種場合下，不但禁止使用油脂潤滑劑，而且金屬軸承也會(huì)很快被腐蝕。例如，葉輪軸承浸在各種液體里運(yùn)轉(zhuǎn)的離心泵；軸承在汽油、石臘、煤油等液體里運(yùn)轉(zhuǎn)的燃料計(jì)量泵；主葉輪軸承浸在熱水中運(yùn)行的中心熱循環(huán)泵；軸承運(yùn)行在各種具有腐蝕性介質(zhì)中的混合器；主葉輪軸承浸在熱水中運(yùn)轉(zhuǎn)的自動(dòng)洗滌機(jī)；軸承浸在各種液體里的液體測量計(jì)，以及軸承運(yùn)行在有酸噴濺的人造纖維濕法紡織機(jī)等，都采用炭-石墨軸承。另外，現(xiàn)代科技還需要炭-石墨軸承能夠在放射性介質(zhì)復(fù)雜環(huán)境中安全使用等 [3] 。
總結(jié)編輯
總之，現(xiàn)代的軍事、經(jīng)濟(jì)、工業(yè)的發(fā)展對炭-石墨軸承提出了更高的要求，高密高強(qiáng)炭-石墨材料越來越受歡迎。可以通過細(xì)化原材料粒度，改良浸漬工藝、向炭-石墨基材中添加炭纖維、聚四氟乙烯、二硫化鉬等添加劑來改善炭-石墨軸承的性能，哈炭廠研制的潛水泵用新型軸承M209F和印染行業(yè)用復(fù)合炭-石墨軸承，便是對原炭-石墨軸承成功的改良，使之適應(yīng)了新環(huán)境，延長其使用壽命，有時(shí)甚至可以代替密封材料制成滑片、活塞桿、密封環(huán)、軸承等零件用于各個(gè)領(lǐng)域，可見，其應(yīng)用還有待進(jìn)一步開發(fā) [1] 。