碳化硅軸承應(yīng)用技術(shù)

伊凡

碳化硅軸承應(yīng)用技術(shù)

時間：2007-09-21 07:00     來源： 天天軸承網(wǎng)

  F( p$ i5 h( y, e& u) F; {    碳化硅陶瓷作為現(xiàn)代工程陶瓷之一，是一種人工合成的新型無機(jī)非金屬材料。硬度僅次于金剛石，具有優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕、耐磨、耐高溫性能以及機(jī)械強(qiáng)度高、自潤滑性能好、抗高溫蠕變、摩擦系數(shù)小、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)低等特點(diǎn)，可廣泛用于石油、冶金、化工、機(jī)械、航空、航天原子能等領(lǐng)域，常用做機(jī)械密封的摩擦副材料。大量試驗(yàn)表明，碳化硅是目前摩擦副中最優(yōu)秀的材料，尤以無壓燒結(jié)SiC和熱壓燒結(jié)SiC的性能最佳。
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    目前，國內(nèi)生產(chǎn)的無壓燒結(jié)SsiC主要性能指標(biāo)已接近國外同類產(chǎn)品的水平。雖然熱壓燒結(jié)SiC的性能為最佳，但制造成本昂貴，尚未大量應(yīng)用。利用SiC的優(yōu)良特性，廣泛應(yīng)用在屏蔽電泵和磁力泵領(lǐng)域。大連四方電泵從2001年開始進(jìn)行全碳化硅陶瓷摩擦副研究開發(fā)，軸承、軸承套、推力盤均采用無壓燒結(jié)SSiC材料。2002年開始應(yīng)用于產(chǎn)品，取得了良好業(yè)績。2003年初，在原有的成果基礎(chǔ)上，進(jìn)行了改進(jìn)：
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    1.改進(jìn)軸承套扭距傳動結(jié)構(gòu)，解決了軸承套端部開口造成的應(yīng)力集中，提高了可靠性。
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6 u' Q7 @& |4 |/ [8 J0 x# Q$ v    2.增設(shè)了彈性自動補(bǔ)償套，能自動補(bǔ)償徑向因溫升導(dǎo)致的材質(zhì)膨脹差異，使泵能在0℃—250℃溫度范圍內(nèi)正常運(yùn)行。

    3.獨(dú)特的推力盤結(jié)構(gòu)，更具有可靠性。

9 q0 ?& d' u" r: J  T  D    碳化硅作為屏蔽電泵軸承時，因其具熱膨脹系數(shù)小、材料較脆、容易破裂等特點(diǎn)所帶來的問題需要解決。

+ p/ [* z! ^8 b6 ?4 B    碳化硅熱膨脹系數(shù)是不銹鋼的1/4，當(dāng)介質(zhì)的溫度較高時，與同其配合不銹鋼件產(chǎn)生間隙或過盈而導(dǎo)致軸承損壞；斷裂韌性是不銹鋼的1/50，材料較脆，受到?jīng)_擊力作用時容易碎裂，特別是棱角之處。
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    彈性系數(shù)是不銹鋼的1/50，機(jī)械性較脆，易破損。熱膨脹系數(shù)是不銹鋼的1/4,與其(不銹鋼)配合時應(yīng)注意。
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    結(jié)構(gòu)方面存在的問題

, `2 f0 R) Y& ]/ O6 ^/ {    如果液溫100(℃)的泵上采用直徑d=50(mm)轉(zhuǎn)子軸(不銹鋼)，將出現(xiàn)下述問題：軸套和轉(zhuǎn)子軸之間的間隙將達(dá)到0.052mm，即軸套和轉(zhuǎn)子軸之間間隙比常溫時(20℃)縮小0.052mm。要取得常溫時的間隙，軸套和轉(zhuǎn)子軸之間間隙變大。所以,常溫運(yùn)轉(zhuǎn)時軸套容易破損,再用于高溫液時就更容易出現(xiàn)故障。
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    通過不斷的改進(jìn)和完善，解決了軸承套端部開口造成的應(yīng)力集中，提高了可靠性，增設(shè)了彈性自動補(bǔ)償套，能自動補(bǔ)償徑向因溫升導(dǎo)致的材質(zhì)膨脹差異，使碳化硅軸承在屏蔽電泵上獲得成功應(yīng)用，泵能在0℃—250℃溫度范圍內(nèi)正常運(yùn)行。碳化硅軸承在我公司的基本型PB、逆循環(huán)型PBN、水冷高溫型PBG、泥漿型PBLK、自吸型PBZ、保溫型PBB、大功率立式PBGL、小流量型PBX等屏蔽電泵產(chǎn)品中已全面獲得實(shí)際應(yīng)用。使用功率在0.75－75Kw，溫度范圍為0℃—250℃，主要應(yīng)用工況為：a.要求長壽命，b.介質(zhì)有超強(qiáng)的化學(xué)腐蝕性，c.密度低、易汽化介質(zhì)，d.溫度高，e.介質(zhì)中有微量細(xì)小軟質(zhì)顆粒，f.介質(zhì)不允許有摩擦副磨損下來的粉末混入，例如純凈水行業(yè)、或有高純度要求的工況等。
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    SiC軸承特點(diǎn)：
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    1.軸承采用無壓燒結(jié)晶體SiC，牌號：SSiC，純度：≥99.5%。
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9 |# i, U; Y( Q% z) e    2.獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，能自動補(bǔ)償徑向因溫升導(dǎo)致的材質(zhì)膨脹差異，使泵能在0℃—250℃溫度范圍內(nèi)正常運(yùn)行。

$ f8 X4 i: ~- y( z; [( W; d    3.使用壽命是普通石墨軸承10倍以上。

伊凡

碳化硅

, U, B' f+ A  D4 u' \1、定義
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+ _4 g% r8 z1 g/ b7 `- [5 P    碳化硅又稱金鋼砂或耐火砂。碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生產(chǎn)綠色碳化硅時需要加食鹽)等原料在電阻爐內(nèi)經(jīng)高溫冶煉而成。目前我國工業(yè)生產(chǎn)的碳化硅分為黑色碳化硅和綠色碳化硅兩種，均為六方晶體，比重為3.20～3.25，顯微硬度為2840～3320kg/mm2。
. o7 x0 g5 [0 e    包括黑碳化硅和綠碳化硅，其中：黑碳化硅是以石英砂,石油焦和優(yōu)質(zhì)硅石為主要原料，通過電阻爐高溫冶煉而成。其硬度介于剛玉和金剛石之間，機(jī)械強(qiáng)度高于剛玉,性脆而鋒利。綠碳化硅是以石油焦和優(yōu)質(zhì)硅石為主要原料，添加食鹽作為添加劑，通過電阻爐高溫冶煉而成。其硬度介于剛玉和金剛石之間，機(jī)械強(qiáng)度高于剛玉。
8 q9 z' S& d( a' U. B1 @2.性質(zhì)
    碳化硅的硬度很大，具有優(yōu)良的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能，高溫時能抗氧化。
7 q1 ?& O9 q( }3.用途
    (1)作為磨料，可用來做磨具，如砂輪、油石、磨頭、砂瓦類等。
* B  N0 B. t. w" m5 r    (2)作為冶金脫氧劑和耐高溫材料。
    碳化硅主要有四大應(yīng)用領(lǐng)域,即: 功能陶瓷、高級耐火材料、磨料及冶金原料。目前碳化硅粗料已能大量供應(yīng), 不能算高新技術(shù)產(chǎn)品,而技術(shù)含量極高 的納米級碳化硅粉體的應(yīng)用短時間不可能形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)。
1 @" {6 z2 O) U4 C, K) B- }$ F+ Y8 }    (3)高純度的單晶，可用于制造半導(dǎo)體、制造碳化硅纖維。
% g% O. K7 x! k3 \4.產(chǎn)地、輸往國別及品質(zhì)規(guī)格
$ C0 E# B) S1 [& ^. q: e    (1)產(chǎn)地：青海、寧夏、河南、四川、貴州等地。
  a& O9 u( `6 _    (2)輸往國別：美國、日本、韓國、及某些歐洲國家。
    (3)品質(zhì)規(guī)格：
* \/ y; e# W+ o+ Z7 L, Z    ①磨料級碳化硅技術(shù)條件按GB/T2480—96。
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8 ^9 N% H% g( ]$ ~    ②磨料粒度及其組成按GB/T2477—83。磨料粒度組成測定方法按GB/T2481—83。