碳纖維纏繞石墨軸承的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種主要用于累、運輸、冶金等行業，適用于滑動軸承的碳石墨材料軸 承。
【背景技術】
[0002] 軸承是機械工業中常用的一種滑動機件。石墨軸承是隨著機械設備的性能要求， 在金屬軸承的基礎上開發并發展起來的炭質軸承。軸承有滾動軸承和滑動軸承之分，材質 上又有金屬、非金屬、復合材料之別。石墨軸承多用于滑動軸承，滑動軸承又分為徑向軸承 和止推軸承。石墨軸承W石墨材料為主要基材，應用于食品、飲料、紡織、化工等工業部口 中的運輸機、干燥機、紡織機、潛水累電機等軸承方面，運些部位如用油脂潤滑劑不可避免 會引起污染，而石墨軸承的自潤滑性很強，耐腐蝕，可不使用潤滑油而進行長期運轉。滑動 軸承存在著兩種摩擦形式，即靜摩擦和動摩擦，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。普通炭石墨軸承在干運轉情況下，動摩擦系數在0. 08-0. 3之間，濕運 轉情況下由于存在著邊界潤滑，所W動摩擦系數一般在0. 01-0. 1范圍內。滑動軸承具有 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。石墨軸 承的磨損與載荷、溫度和速度的平方成比例，當壓力為49MPa時，各種材質的石墨軸 承均能滿足需要。石墨作為一種固體潤滑材料鑲嵌在軸承的摩擦面金屬基體上，用于軸承 工作狀態下的潤滑材料，但石墨也有含油效果。在實際工作中，軸承的運轉因環境不同又有 干運轉和濕運轉之分。在干運轉的情況下，石墨軸承允許的最大載荷受到軸承的強度和允 許的磨損速率的限制。其允許的最大線速度則受到軸承摩擦面上所產生熱量的限制。而 磨損速率又受到軸承材質、軸和軸承表面加工情況、載荷、速度及周圍介質等條件的影響。 為了提高石墨軸承的機械強度，特別是為了提高其耐沖擊初性，常用一些耐磨性能好的易 烙金屬進行浸潰處理，但在較大的載荷條件下，往往仍達不到所要求的機械強度，從而人們 開始用粉末冶金方法制造青銅石墨含油軸承。隨著軸承載荷要求的進一步提高，青銅石墨 含油軸承也難達到要求，隨后人們又開發出了鑲嵌石墨軸承。鑲嵌石墨軸承的制造是W金 屬材料為基體，石墨作為一種固體潤滑材料鑲嵌在軸承的摩擦面金屬基體上，用于軸承工 作狀態下的潤滑材料。其抗壓強度、抗折強度、熱膨脹系數一般取決于基體金屬材質，可在 重載荷下運行。鑲嵌石墨軸承的制造是W金屬材料為基體，它的機械強度基本取決于采用 的金屬材質的機械性能，炭石墨軸承的制造工藝與其他炭制品大致相同，基本工藝過程包 括：原料的選擇、原料的預處理、原料的破碎、篩分分級、顆粒狀與粉狀材料的配料、粘結劑 的選擇、混勻、混捏、漉壓、磨粉壓制成型、賠燒、人造石墨制品還須石墨化處理，浸潰、機械 加工等，部分石墨軸承為了增加機械強度和抗沖擊性，還需金屬（如錬、銅、鉛等）浸潰，最 終達到所要求的技術性能，再進行機械加工成所要求的幾何尺寸。青銅石墨含油軸承的生 產用粉末冶金方法，新型青銅石墨含油軸承為了增加軸承的載荷，加入了鐵粉，具體制法是 采用粒徑小于175um的青銅合金粉末和粒徑小于85um的鐵粉，加入少量煤油或機油制成 混合物，再添加適量小于75um鱗片狀石墨粉、二硫化鋼等，經混合后采用冷壓制取巧料，并 在780C-895C的溫度下燒結而成。其他青銅石墨含油軸承制造工藝與W上工藝大致相同， 選擇粉料、混合、壓形、燒結、整型。鑲嵌石墨軸承有兩種制造方法。一是誘鑄法，將已加工 好幾何尺寸的石墨滑塊按設計分布在誘鑄模中后，用烙融金屬液誘鑄而成，后經機械加工 達到所需尺寸。二是在金屬基材上，按照一定的排列方式，先加工一些孔桐，然后將W石墨、 MoS2及粘結劑按一定比率均勻混合制成潤滑劑，固化在孔桐中，經加工后達到所要求尺寸， 鑲嵌石墨軸承的抗壓強度、熱膨脹系數，一般取決于金屬材質。石墨軸承W石墨材料為主要 基材，徑向抗壓強度比較低，通常應用在中等及低負荷條件下。
[0003] 石墨軸承是隨著機械設備的性能要求，在金屬軸承的基礎上開發并發展起來的炭 質軸承。炭質軸承有不同于金屬軸承的特性，如自潤滑、耐高溫、耐腐蝕、質輕等。石墨軸 承多用于滑動軸承，分為：炭石墨軸承、青銅石墨含油軸承和鑲嵌石墨軸承.雖然碳石墨材 料完全具備耐高溫、耐腐蝕、自潤滑性好等一系列特性，但由于其是脆性材料，作為軸承使 用時，即使考慮通過增加壁厚來加大強度，其強度遠遠不夠。因此現有技術通常會選用鋼 套、不誘鋼、高力黃銅、球墨鑄鐵等金屬為基本受載荷，在外部裝鋼套，并W熱壓配合或粘結 的方式增強其軸承的強度來解決強度不夠的問題。雖然運種裝有鋼套的軸承克服了強度不 足的問題，但由于鋼件的存在，其耐腐蝕性的能力變差，在強酸、強堿等具有強腐蝕性液體 的情況下，即使選擇耐化學腐蝕的金屬外套，不僅成本增加，其耐腐蝕性仍然不可能達到單 純的碳石墨材料，因此在很大程度上限制了其使用范圍，另外，在高溫情況下，大約600°左 右，由于鋼件與碳石墨材料的熱膨脹系數不一致，很容易造成碳石墨材料從鋼件中脫落出 來，造成軸承失效。即使在無腐蝕、無高溫的情況下，軸承在運轉過程中，和其它部件會摩擦 生熱，石墨和鋼件的導熱系數不一致，運種結構的軸承內外部分會存在溫差，易產生瘤瘤W 及電化學現象，從而是軸承失效。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是針對現有技術存在的不足之處，提供一種熱膨脹系數一致，不產 生相互松動、脫落現象，具有承載能力強、耐沖擊、耐高溫、自潤滑性強、免維護、抗酸堿腐 蝕、足夠的機械強度和抗沖擊性能，特別適用于重載、高溫、低速、難