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碳化硅軸承應用技術(shù)
中國軸承網(wǎng) 發(fā)布時間:2007/08/30
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非金屬材料。硬度僅次于金剛石，具有優(yōu)良的耐化學腐蝕、耐磨、耐高溫性能以及機械強度高、自潤滑性能好、抗高溫蠕變、摩擦系數(shù)小、導熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)低等特點，可廣泛用于石油、冶金、化工、機械、航空、航天原子能等領(lǐng)域，常用做機械密封的摩擦副材料。大量試驗表明，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，國內(nèi)生產(chǎn)的無壓燒結(jié)SsiC主要性能指標已接近國外同類產(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，尚未大量應用。利用SiC的優(yōu)良特性，廣泛應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，進行了改進：
1.改進軸承套扭距傳動結(jié)構(gòu)，解決了軸承套端部開口造成的應力集中，提高了可靠性。
2.增設(shè)了彈性自動補償套，能自動補償徑向因溫升導致的材質(zhì)膨脹差異，使泵能在0℃—250℃溫度范圍內(nèi)正常運行。
3.獨特的推力盤結(jié)構(gòu)，更具有可靠性。
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、容易破裂等特點所帶來的問題需要解決。
碳化硅熱膨脹系數(shù)是不銹鋼的1/4，當介質(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。
彈性系數(shù)是不銹鋼的1/50，機械性較脆，易破損。熱膨脹系數(shù)是不銹鋼的1/4,與其(不銹鋼)配合時應注意。
結(jié)構(gòu)方面存在的問題
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。
大連四方電泵有限公司通過不斷的改進和完善，解決了軸承套端部開口造成的應力集中，提高了可靠性，增設(shè)了彈性自動補償套，能自動補償徑向因溫升導致的材質(zhì)膨脹差異，使碳化硅軸承在屏蔽電泵上獲得成功應用，泵能在0℃—250℃溫度范圍內(nèi)正常運行。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)品中已全面獲得實際應用。使用功率在0.75－75Kw，溫度范圍為0℃—250℃，主要應用工況為：a.要求長壽命，b.介質(zhì)有超強的化學腐蝕性，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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