石（shí）墨軸套

石墨軸套

石墨軸套、石墨軸承的潤滑基理、分類和性能分析

從碳原子結構分析（xī）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（xìng）能除晶格（gé）的特定原因有先天可供潤滑的（de）結構
外，就是水（shuǐ）和空氣對它的良好潤（rùn）滑作用的發揮。水和空氣的存在（zài）使石墨的工作麵上
吸附了水和氣體分子，增大了石墨互相滑動的解理麵間的距離，從而減弱了它們間（jiān）
的（de）結合力。

軸承有滾動軸承和滑動軸承之分，材質上（shàng）又有金屬、非（fēi）金（jīn）屬（shǔ）、複合材（cái）料之別。
石墨軸承多（duō）用於滑動軸承，滑動軸承（chéng）又（yòu）分為徑向軸承和止推軸承。文中主要對炭石
墨軸承、青銅石墨含油軸承和鑲嵌石墨軸承進行分析。

石墨（mò）軸承以石墨材料（liào）為主要基材（cái），應用於食品、飲料（liào）、紡織、化工等工業部門
中的運輸機、幹燥機、紡織機、潛水泵電機等軸承（chéng）方麵，這些部（bù）位（wèi）如用油脂潤（rùn）滑劑
不可避免會引起汙染，而（ér）石（shí）墨軸承的自潤滑性（xìng）很強，耐腐蝕，可不使用潤滑油而進
行長期運轉。石墨軸承（chéng）的磨（mó）損與載荷、溫度和速度的平方成比例（lì），當壓力為0--0.
49MPa時，各種（zhǒng）材質的石墨軸承均能滿足需要（yào）。為了提高製品（pǐn）的機械強度，特別是
為了提（tí）高耐衝擊韌性，常用一些耐磨性（xìng）能好的易熔金屬進行浸漬處理。浸銻石墨軸
承允許的工作溫（wēn）度可達500C，銻與銅對（duì）磨時不（bú）易沾（zhān）著，在大負荷和快（kuài）速的情況下工
作，其耐磨性能可（kě）提高2--3倍。石墨材料的強度隨溫度升高而增加的趨勢（shì）一直保（bǎo）持
到2600C左右，在高（gāo）溫時（shí）強度是室溫的3倍。滑（huá）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（shǔ）軸承要小（xiǎo）一些。普通炭
石墨軸承在幹運轉（zhuǎn）情況下，動摩擦係數在0.08-0.3之間（jiān），濕運轉情況下由於存在著
邊界潤滑，所以（yǐ）動摩擦係數一（yī）般在0.01-0.1範圍內。在（zài）炭刷與換向器的摩擦中，換
向器表麵可產生一層褐色、深紫色（sè）、淺蘭（lán）色的薄（báo）膜，這層薄膜可起潤滑過程（chéng）中的保
護作用。分析可知，這層薄膜主要由兩部分組（zǔ）成，其一是與金屬結合在一起的金屬
氧（yǎng）化膜和金屬氫氧化物，稱為氧化薄（báo）膜。其二是炭素薄膜，在運行過程中的炭塊（kuài）上
剝離下來的（de）極（jí）其細小的炭、石墨粒子、炭塊材料中所含（hán）的不純物、空氣中（zhōng）浮遊的塵
埃以及被吸附的水分和氧所組成。由此可見，保護膜的形成可起更好的潤滑作用，
但也離不開水分（fèn）和氧的環境。滑動軸承具有普通機械零件之間滑（huá）動接觸（chù）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）石墨軸承材料進行浸（jìn）漬處理
以增強其機械強度（dù）、抗衝擊性（xìng），但在較大的載荷條件下，往往仍達不到所要求（qiú）的（de）機
械強度，從而人們開始用粉末冶金方法製造青銅石墨（mò）含油軸承。

青銅石墨含油軸承采用粉末冶金法製造（zào），在保持原有石墨軸承的主要特征外，
增加（jiā）了機械強度。自承重軸承一般使用（yòng）鉛青銅或錫青銅/石墨基。銅/鉛（qiān）/石墨軸（zhóu）承
能耐極高的轉速。鉛、錫/銅主要用來合成鉛、錫青銅，以增加製品（pǐn）的機械強度。
加（jiā）入（rù）過量的錫和鉛是不必要的，一般加入量在5%--10%(重量)範（fàn）圍，過量的鉛、錫（xī）
將顯著降低（dī）製品的機械強度（dù）。

粉末冶金法製（zhì）造青銅石墨含（hán）油軸（zhóu）承采用銅粉/石墨粉，經混合、壓型、燒結而（ér）
成，選用呈樹狀結構的電解銅粉，其最大特點是經高溫燒結之後能使軸承具有均（jun1）勻
的網體結構和開放性孔穴。潤（rùn）滑油可充滿軸承所有孔穴，並和軸承中的固（gù）體潤滑劑
--石墨形成潤滑性能很高的（de）石墨膠體潤（rùn）滑劑。當機械運轉（zhuǎn）時，軸（zhóu）承因摩擦升溫而膨
脹導（dǎo）致孔穴容積縮小，加之潤滑（huá）油亦因受熱膨脹而溢出，起到了對軸與軸承（chéng）間潤滑
作用。當停止（zhǐ）運轉後，溫度降低孔穴和潤滑油恢複原來狀態，油便被重（chóng）新吸入孔穴
，從而形成了自動潤滑現象。在萬一油量不足的情況下，石墨也（yě）可以單獨（dú）地擔當起
潤滑作用，仍可（kě）保（bǎo）持軸承有較低的摩擦係數和（hé）較好的耐磨性能。隨著軸承載荷要求
的進一步提高，青銅石墨含油軸（zhóu）承也難達到要求，隨後人們又開發出了鑲嵌石墨軸（zhóu）
承。

鑲（xiāng）嵌石（shí）墨軸承的製造是以（yǐ）金屬材料為基體，它的機械強度基本取決於采用的金
屬（shǔ）材（cái）質（zhì）的機械性能，石墨作為一（yī）種固體潤滑材（cái）料鑲嵌在軸承的摩擦麵金屬基體（tǐ）上，
用（yòng）於軸承工作狀態下的潤滑材料，但石墨也有含油效果。石墨的鑲嵌可采取二種方
法，一種是熔融（róng）金屬液澆鑄法，另一種是在金屬基材上先按照一定的排（pái）列方式加工
一些孔洞，然（rán）後將固體潤滑劑嵌入其中，鑲嵌石墨軸承的抗壓強度、抗折強度（dù）、熱
膨脹係（xì）數（shù）一（yī）般取決於基體金（jīn）屬材質。但鑲嵌石墨軸承的強度大大提高，可在重載荷
下運行。

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