石墨軸承的（de）潤（rùn）滑基理、分類和性能分析

石墨（mò）軸承的潤滑基理、分類和性能（néng）分析

     從（cóng）碳原子結構分析石墨材料的潤滑性。石墨材料本（běn）身就存（cún）在潤滑性能，這是石 墨的晶體結構所決定（dìng）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構 外，就是水和空氣對它的（de）良（liáng）好潤滑作用的發揮。水和空氣（qì）的存在使石墨的工作麵上 吸附了水和氣體分子，增大了石（shí）墨互相滑動的解理麵間的（de）距離，從而減弱了它們間 的（de）結合（hé）力。

石墨軸承有滾動軸承和滑動軸承之分，材質上又有（yǒu）金（jīn）屬、非金屬、複合材料之別。 石墨軸承多用於滑動軸承，滑動軸承又分為徑向軸承和（hé）止推軸（zhóu）承。文中主要對炭石 墨軸承、青銅石墨含油軸承和（hé）鑲嵌石墨軸承進（jìn）行分（fèn）析。

石墨軸承以石墨材料為主要基材，應用於食品、飲料、紡織、化工等工業部門 中的運輸（shū）機、幹燥機、紡織機、潛水（shuǐ）泵（bèng）電機等軸承方麵，這些部（bù）位如用油脂潤滑劑 不可避免會引起汙染，而石墨軸承（chéng）的自潤滑（huá）性很強，耐腐蝕，可不使用潤滑油而進 行長期運轉。石墨軸承的磨損（sǔn）與載（zǎi）荷、溫度和速度的（de）平方成比例，當壓力為0--0. 49MPa時，各種材質的（de）石墨軸承均能滿足（zú）需要。為了提高製品的機械強度，特別是 為了提高耐衝擊韌性，常用（yòng）一些耐磨性能好的易熔金屬進行浸（jìn）漬處理。浸銻石墨軸 承允許的工作溫度可達500C，銻與銅對磨時不易沾（zhān）著，在大負荷和快速的情（qíng）況下工 作，其耐磨性能可提高2--3倍。石墨材料的強度隨（suí）溫度升高而增加的趨勢一直保持 到2600C左右，在高溫時強度是室溫的3倍。滑動軸（zhóu）承存在著（zhe）兩種摩擦形式，即靜摩 擦和動摩擦（cā），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（xiē）。普通炭 石墨軸承在幹運轉情況（kuàng）下，動摩擦係數在0.08-0.3之間，濕運轉情況下由於存在著 邊界潤滑，所（suǒ）以動（dòng）摩擦係數一般在0.01-0.1範圍內。在炭刷與換向器的摩擦中，換 向器表麵（miàn）可產生一層褐色、深（shēn）紫色、淺蘭色的薄（báo）膜，這層（céng）薄膜可起潤滑過程中（zhōng）的保 護作用。分析可知，這層薄膜主要由兩部分組成（chéng），其一是與金屬結合在一起的金屬 氧化膜和金屬氫氧化物，稱為氧化薄膜。其（qí）二是炭素薄膜，在運行過程中的炭塊上 剝離下來的極其細小的（de）炭、石墨粒子、炭塊材料中所含的不純物、空氣中浮遊的塵 埃以及被吸附的水分和氧所（suǒ）組（zǔ）成。由此可見，保護膜的形成可起更（gèng）好的潤（rùn）滑作用， 但也（yě）離不開（kāi）水（shuǐ）分和氧的環境。滑動軸承具（jù）有普通機械零件之間滑動接觸的特征。除 摩擦、磨損發熱外，還要有一定的機械強度。雖然可對（duì）石（shí）墨軸承材料進行浸漬處理 以增強其機械強度、抗衝擊性，但在較大的載荷條件下，往往仍達不到所要求的機（jī） 械強度，從而人們開始用粉末（mò）冶金方（fāng）法製造青銅石墨含油軸承。

 青銅石墨含油軸承采用粉末冶金法製造，在（zài）保持原有石墨軸承的主要特征外， 增加了機械強度。自（zì）承重軸承一般使（shǐ）用鉛青銅或錫青銅/石墨基。銅（tóng）/鉛/石墨（mò）軸承 能耐極高的轉速。鉛、錫/銅主要（yào）用來合成鉛、錫青銅，以增加製品的機械強度（dù）。 加（jiā）入過量的錫和鉛是不必要的，一般加入量在5%--10%(重量)範圍，過量的鉛（qiān）、錫（xī） 將顯著降低製品的機械強度。 

粉末冶金法製造青銅石墨含油軸承采用銅粉/石墨粉，經混合、壓型、燒結而 成（chéng），選用呈樹狀結（jié）構的電（diàn）解銅粉，其最大特點是經高溫燒（shāo）結之後能使軸承具有均勻 的網體結（jié）構和開放性（xìng）孔穴。潤（rùn）滑油可充滿軸承所有孔穴，並和軸承中的固體潤滑劑 --石墨形（xíng）成潤滑性能很高的石墨膠體潤滑（huá）劑。當機械運轉時，軸承因摩擦升（shēng）溫而膨 脹導致孔穴容積（jī）縮小，加之潤滑油亦因受熱膨脹而溢出，起到了對軸與軸承間（jiān）潤滑（huá） 作用。當停止運轉後，溫度降低孔穴和潤滑油恢複原來狀態，油便被重新吸（xī）入孔穴 ，從而形成了自動（dòng）潤滑現象（xiàng）。在萬一油量不足的情況下，石墨也可以單獨地擔當起 潤滑（huá）作（zuò）用，仍可保（bǎo）持軸承有較低的摩擦（cā）係數和較好的耐磨性能。隨著軸承載荷（hé）要求 的進一步（bù）提高，青銅石（shí）墨含油軸（zhóu）承也難達到（dào）要求，隨後人（rén）們又開發出了（le）鑲嵌（qiàn）石（shí）墨軸承。

鑲嵌石墨軸承的製造是以（yǐ）金屬材料為基體，它的（de）機械（xiè）強度（dù）基本取決於采用的金（jīn） 屬材（cái）質（zhì）的機械性能，石墨（mò）作為一種固（gù）體潤滑（huá）材料鑲嵌在石墨軸承的摩擦麵金屬基體上， 用於石墨軸承工作狀（zhuàng）態下的潤滑材料，但石墨也有含油效果。石墨的鑲嵌（qiàn）可采（cǎi）取二種方（fāng） 法，一種是熔（róng）融金屬液澆鑄法，另一種是在（zài）金屬基材上（shàng）先按照一定的排列方式加工 一些孔洞，然後將固體潤滑劑嵌入其中，鑲（xiāng）嵌石墨軸承的抗壓強度、抗折強度、熱（rè） 膨脹係數一（yī）般取決（jué）於基體金屬材質。但鑲嵌石墨軸承（chéng）的強度大大提高（gāo），可在重載荷下運行。

石墨軸承是機（jī）械（xiè）工業中常用（yòng）的一種滑動機件。石墨軸承是隨著機械設（shè）備的性能要求（qiú） ，在金屬軸承（chéng）的（de）基礎上開發並發展起來的炭質軸承。炭質軸承（chéng）有不同於金屬軸（zhóu）承的 特性，如自潤滑、耐高溫、耐腐蝕、質輕等。隨著科學（xué）技術的發展（zhǎn），人們又開發了 陶瓷球軸承、炭化矽軸承等，石墨軸承（chéng）也（yě）得到了進一步的拓展，製造出了青銅石墨（mò） 含（hán）油軸承、鑲（xiāng）嵌石墨軸承。為（wéi）各種工況條件下的軸承選擇提供了更（gèng）大空間，滿足了 不同技術（shù）條件的要求。另（lìng）外，炭複合（hé）材料軸承由於它的可（kě）設計性和特有的材料（liào）功能（néng） 將是今後（hòu）軸承材料的發展方向。石墨軸承有著一定的發展基礎和應用市場，在此基 礎上進一步研究炭（tàn）石墨軸承、青銅石墨含油軸承、鑲嵌石墨軸承有利於炭石墨類軸 承的發展（zhǎn），因為石墨軸承在製造工藝（yì）上和技術性能上（shàng）都有（yǒu）其獨特的方麵，在今後的 發展中有一定的擴展性，在此做進一步分析研究，為（wéi）的是得到進一（yī）步開發，在應用 中得到更加廣闊的市場。