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(shí)間：2007-09-21 07:00     來源： 天天軸承網(wǎng)
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+ D& e0 m0 p5 s. @% \    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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. @; R/ H" A  E- W; I2 U5 q    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)：

# h/ s( y* s% u- a, ?  K. u    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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    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,。

4 N" ?8 \/ a! m+ o3 _    3.獨(dú)特的推力盤結(jié)構(gòu),，更具有可靠性。

+ z& {& P2 N: g7 \4 v- O    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。

6 w, [+ J8 e; o8 k    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,。

+ J4 o9 d# z+ J# N! C    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,。
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    結(jié)構(gòu)方面存在的問題
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    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,。

    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。

    SiC軸承特點(diǎn)：

% ]  y7 S# Q4 V9 i' n5 }7 X    1.軸承采用無壓燒結(jié)晶體SiC,，牌號：SSiC,，純度：≥99.5%。
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    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。
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9 ^4 ^, y) j4 A' A' O! C+ W( u) m5 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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/ z( O* N% I+ v1、定義
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    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,。
    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。
2.性質(zhì)
/ ?' g0 Z% F7 S    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。
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,。
# ~5 {" Z- B  h. g9 J    (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(shí)間不可能形成規(guī)模經(jīng)濟(jì),。
3 h; F0 |6 A" v' J    (3)高純度的單晶,，可用于制造半導(dǎo)體、制造碳化硅纖維,。
4.產(chǎn)地,、輸往國別及品質(zhì)規(guī)格
0 e7 ]" x+ ?; t+ p" H    (1)產(chǎn)地：青海、寧夏,、河南,、四川、貴州等地,。
  }0 `4 h8 Y* w  @    (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：
2 q5 g1 u! t1 L3 `4 }8 C0 J    ①磨料級碳化硅技術(shù)條件按GB/T2480—96。
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5 S. ~0 }* @+ p5 u1 t2 e    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,。