碳化硅軸承應用技術

時間:2021-03-19 22:38:10點擊量:129 作者:楊超月

碳化硅陶瓷作為現代工程陶瓷之一,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、摩擦系數小、導熱系數高、熱膨脹系數低等特點,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秀的材料,尤以無壓燒結SiC和熱壓燒結SiC的性能最佳。
    目前,國內生產的無壓燒結SsiC主要性能指標已接近國外同類產品的水平。雖然熱壓燒結SiC的性能為最佳,但制造成本昂貴,尚未大量應用。利用SiC的優良特性,廣泛應用在屏蔽電泵和磁力泵領域。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,軸承、軸承套、推力盤均采用無壓燒結SSiC材料。2002年開始應用于產品,取得了良好業績。2003年初,在原有的成果基礎上,進行了改進: 
    1.改進軸承套扭距傳動結構,解決了軸承套端部開口造成的應力集中,提高了可靠性。 
    2.增設了彈性自動補償套,能自動補償徑向因溫升導致的材質膨脹差異,使泵能在0℃~250℃溫度范圍內正常運行。 
    3.獨特的推力盤結構,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。 
    碳化硅熱膨脹系數是不銹鋼的1/4,當介質的溫度較高時,與同其配合不銹鋼件產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,受到沖擊力作用時容易碎裂,特別是棱角之處。 
    彈性系數是不銹鋼的1/50,機械性較脆,易破損。熱膨脹系數是不銹鋼的1/4,與其(不銹鋼)配合時應注意。
結構方面存在的問題 
    如果液溫100(℃)的泵上采用直徑d=50(mm)轉子軸(不銹鋼),將出現下述問題:軸套和轉子軸之間的間隙將達到0.052mm,即軸套和轉子軸之間間隙比常溫時(20℃)縮小0.052mm。要取得常溫時的間隙,軸套和轉子軸之間間隙變大。所以,常溫運轉時軸套容易破損,再用于高溫液時就更容易出現故障。 
    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,增設了彈性自動補償套,能自動補償徑向因溫升導致的材質膨脹差異,使碳化硅軸承在屏蔽電泵上獲得成功應用,泵能在0℃~250℃溫度范圍內正常運行。碳化硅軸承在我公司的基本型PB、逆循環型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.介質有超強的化學腐蝕性, 
    c.密度低、易汽化介質, 
    d.溫度高, 
    e.介質中有微量細小軟質顆粒, 
    f.介質不允許有摩擦副磨損下來的粉末混入,例如純凈水行業、或有高純度要求的工況等。
大連四方電泵有限公司研制的SiC軸承特點: 
    1.軸承采用無壓燒結晶體SiC,牌號:SSiC,純度:≥99.5%。 
    2.獨特的結構,能自動補償徑向因溫升導致的材質膨脹差異,使泵能在0℃~250℃溫度范圍內正常運行。 
    3.使用壽命是普通石墨軸承10倍以上。

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