碳化硅軸承應(yīng)用技術(shù)

伊凡

碳化硅軸承應(yīng)用技術(shù)

" S6 V7 P+ O% x# t" v時(shí)間：2007-09-21 07:00     來源： 天天軸承網(wǎng)
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    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(rùn)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,。

    目前,，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的無壓燒結(jié)SsiC主要性能指標(biāo)已接近國(guó)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(jī),。2003年初,，在原有的成果基礎(chǔ)上，進(jìn)行了改進(jìn)：

    1.改進(jìn)軸承套扭距傳動(dòng)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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4 t) b- L( @. ?5 \) B" p- H    2.增設(shè)了彈性自動(dòng)補(bǔ)償套,，能自動(dòng)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,。
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    碳化硅作為屏蔽電泵軸承時(shí)，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,。
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    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(shí)，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(shí)容易碎裂,，特別是棱角之處,。

    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(shí)應(yīng)注意。

    結(jié)構(gòu)方面存在的問題
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4 M4 R# }5 s+ }2 h    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(shí)(20℃)縮小0.052mm。要取得常溫時(shí)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(shí)軸套容易破損,再用于高溫液時(shí)就更容易出現(xiàn)故障,。
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( C' X; E8 C' I8 p& F3 V    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(dòng)補(bǔ)償套，能自動(dòng)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(zhǎng)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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) c' T# e: f. Y! R9 [    SiC軸承特點(diǎn)：

) Q  w/ C5 E$ O2 `1 S4 K    1.軸承采用無壓燒結(jié)晶體SiC,，牌號(hào)：SSiC，純度：≥99.5%,。
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' L  D, g& q! h! y  d, t( ]    2.獨(dú)特的結(jié)構(gòu),，能自動(dòng)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,。

. x! d3 l0 }" W* L- W& T( t  |" m    3.使用壽命是普通石墨軸承10倍以上,。

伊凡

碳化硅
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$ m. D( f: b( z! o& f+ V1、定義

    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(shí)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(guó)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,。
: I1 ?+ r. f; a4 n    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,。
) t1 y( y2 F+ Z$ \( k, r2.性質(zhì)
# P: Q. ~8 r. w& V9 |    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(shí)能抗氧化,。
6 @2 I8 |2 z" G$ l- F3.用途
    (1)作為磨料，可用來做磨具,，如砂輪,、油石、磨頭,、砂瓦類等,。
    (2)作為冶金脫氧劑和耐高溫材料。
3 w6 D3 G& E+ U3 e$ v    碳化硅主要有四大應(yīng)用領(lǐng)域,即: 功能陶瓷,、高級(jí)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(jí)碳化硅粉體的應(yīng)用短時(shí)間不可能形成規(guī)模經(jīng)濟(jì),。
    (3)高純度的單晶，可用于制造半導(dǎo)體,、制造碳化硅纖維,。
9 F+ s" v: @% Q; O& x+ d4.產(chǎn)地、輸往國(guó)別及品質(zhì)規(guī)格
4 l$ t$ X9 i* L& I    (1)產(chǎn)地：青海,、寧夏,、河南、四川,、貴州等地,。
    (2)輸往國(guó)別：美國(guó),、日本、韓國(guó),、及某些歐洲國(guó)家,。
    (3)品質(zhì)規(guī)格：
6 k5 K; R1 y5 g6 ~1 J    ①磨料級(jí)碳化硅技術(shù)條件按GB/T2480—96。

2 L# H# n( N+ {. `: ?& b) u0 P3 G0 z    ②磨料粒度及其組成按GB/T2477—83,。磨料粒度組成測(cè)定方法按GB/T2481—83,。