碳纤维缠绕石墨轴承的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种主要用于累、运输、冶金等行业，适用于滑动轴承的碳石墨材料轴 承。
【背景技术】
[0002] 轴承是机械工业中常用的一种滑动机件。石墨轴承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炭质轴承。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。石墨轴承多用于滑动轴承，滑动轴承又分为径向轴承 和止推轴承。石墨轴承W石墨材料为主要基材，应用于食品、饮料、纺织、化工等工业部口 中的运输机、干燥机、纺织机、潜水累电机等轴承方面，运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。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W动摩擦系数一般在0. 01-0. 1范围内。滑动轴承具有 普通机械零件之间滑动接触的特征。除摩擦、磨损发热外，还要有一定的机械强度。石墨轴 承的磨损与载荷、溫度和速度的平方成比例，当压力为49MPa时，各种材质的石墨轴 承均能满足需要。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。在实际工作中，轴承的运转因环境不同又有 干运转和湿运转之分。在干运转的情况下，石墨轴承允许的最大载荷受到轴承的强度和允 许的磨损速率的限制。其允许的最大线速度则受到轴承摩擦面上所产生热量的限制。而 磨损速率又受到轴承材质、轴和轴承表面加工情况、载荷、速度及周围介质等条件的影响。 为了提高石墨轴承的机械强度，特别是为了提高其耐冲击初性，常用一些耐磨性能好的易 烙金属进行浸溃处理，但在较大的载荷条件下，往往仍达不到所要求的机械强度，从而人们 开始用粉末冶金方法制造青铜石墨含油轴承。随着轴承载荷要求的进一步提高，青铜石墨 含油轴承也难达到要求，随后人们又开发出了镶嵌石墨轴承。镶嵌石墨轴承的制造是W金 属材料为基体，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。其抗压强度、抗折强度、热膨胀系数一般取决于基体金属材质，可在 重载荷下运行。镶嵌石墨轴承的制造是W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，炭石墨轴承的制造工艺与其他炭制品大致相同，基本工艺过程包 括：原料的选择、原料的预处理、原料的破碎、筛分分级、颗粒状与粉状材料的配料、粘结剂 的选择、混匀、混捏、漉压、磨粉压制成型、赔烧、人造石墨制品还须石墨化处理，浸溃、机械 加工等，部分石墨轴承为了增加机械强度和抗冲击性，还需金属（如錬、铜、铅等）浸溃，最 终达到所要求的技术性能，再进行机械加工成所要求的几何尺寸。青铜石墨含油轴承的生 产用粉末冶金方法，新型青铜石墨含油轴承为了增加轴承的载荷，加入了铁粉，具体制法是 采用粒径小于175um的青铜合金粉末和粒径小于85um的铁粉，加入少量煤油或机油制成 混合物，再添加适量小于75um鱗片状石墨粉、二硫化钢等，经混合后采用冷压制取巧料，并 在780C-895C的溫度下烧结而成。其他青铜石墨含油轴承制造工艺与W上工艺大致相同， 选择粉料、混合、压形、烧结、整型。镶嵌石墨轴承有两种制造方法。一是诱铸法，将已加工 好几何尺寸的石墨滑块按设计分布在诱铸模中后，用烙融金属液诱铸而成，后经机械加工 达到所需尺寸。二是在金属基材上，按照一定的排列方式，先加工一些孔桐，然后将W石墨、 MoS2及粘结剂按一定比率均匀混合制成润滑剂，固化在孔桐中，经加工后达到所要求尺寸， 镶嵌石墨轴承的抗压强度、热膨胀系数，一般取决于金属材质。石墨轴承W石墨材料为主要 基材，径向抗压强度比较低，通常应用在中等及低负荷条件下。
[0003] 石墨轴承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炭 质轴承。炭质轴承有不同于金属轴承的特性，如自润滑、耐高溫、耐腐蚀、质轻等。石墨轴 承多用于滑动轴承，分为：炭石墨轴承、青铜石墨含油轴承和镶嵌石墨轴承.虽然碳石墨材 料完全具备耐高溫、耐腐蚀、自润滑性好等一系列特性，但由于其是脆性材料，作为轴承使 用时，即使考虑通过增加壁厚来加大强度，其强度远远不够。因此现有技术通常会选用钢 套、不诱钢、高力黄铜、球墨铸铁等金属为基本受载荷，在外部装钢套，并W热压配合或粘结 的方式增强其轴承的强度来解决强度不够的问题。虽然运种装有钢套的轴承克服了强度不 足的问题，但由于钢件的存在，其耐腐蚀性的能力变差，在强酸、强碱等具有强腐蚀性液体 的情况下，即使选择耐化学腐蚀的金属外套，不仅成本增加，其耐腐蚀性仍然不可能达到单 纯的碳石墨材料，因此在很大程度上限制了其使用范围，另外，在高溫情况下，大约600°左 右，由于钢件与碳石墨材料的热膨胀系数不一致，很容易造成碳石墨材料从钢件中脱落出 来，造成轴承失效。即使在无腐蚀、无高溫的情况下，轴承在运转过程中，和其它部件会摩擦 生热，石墨和钢件的导热系数不一致，运种结构的轴承内外部分会存在溫差，易产生瘤瘤W 及电化学现象，从而是轴承失效。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是针对现有技术存在的不足之处，提供一种热膨胀系数一致，不产 生相互松动、脱落现象，具有承载能力强、耐冲击、耐高溫、自润滑性强、免维护、抗酸碱腐 蚀、足够的机械强度和抗冲击性能，特别适用于重载、高溫、低速、难