复合材料轴承设计与制造技术的应用

一
．
宽的玻璃化转变温度范围。 同时， 在经济成本
允许 的情 况下， 料的动态 力学 性能最 低值不 材
能 低 于 ００ 。 ．５
（） ３ 导热 、 热性能 。 耐 复合材 料能在 高温 下 工作 ， 快速 有 效地 排 出减 振 过程 产生 的 热 能。 （） ４ 耐磨 性 能 。 良好 的耐磨 性能 可以 延 长材 料的使用 寿命， 少轴承 的拆 卸次数 ， 减 提
区间。
（） １ 聚四 氟乙烯 （ ＰＴＦ ） 聚 四氟乙烯 Ｅ 。 的 相对密度为 ２１ ２１， 解温度 为４ ０ ， ． ．９ 分 ７ ０ ￣ Ｃ 熔点 为３ ７ 其可在２ ０ 以下 的环境 里持续 ２ Ｖ， ６￣ Ｃ 长 期使用 ， 摩擦 系数较 小， 有优 良的耐腐蚀 具 性。 由于聚 四氟 乙烯熔 融化粘 度很大 ， 要采用 冷压和烧结 结合 的成 型方式。 （） ２ 聚酰 亚胺 （ 。 Ｐ ） 聚酰 亚胺 的长期使 Ｉ 用 温度 范 围在 一 ０ ０ ￣之 间 ， 有高绝 缘 ２０３０ Ｃ 具
日 程术 技 复合材料轴承设计与制造技术的应用
刘彦菲 大连三环复合材料技术开发有限公司
性 能、 无明显熔点 、 耐腐蚀 、 耐高辐 射、 耐火焰 应 用。 在其他机械 制造行业中也 得到 了 广泛 的 和 吸水性 差等特点 ， 被认为是一种综 合性能 良 应 用。 青岛第六橡 胶厂首次在ｑ６０ １３橡 胶 ￣１× ７０ 好 的有极 高分子材 料。 Ｐ 虽然具 有较高且稳定 机 械上 使用ＧＳ 料 ， Ｉ 材 获得 了较 为理 想的使 用 的摩 擦 系数 、 良的耐 磨性 能 ， 是其韧性 较 效 果 和 良好 的耐 磨 性能 ， 优 但 引起 了橡 胶机 械 制 差 ， 前使用成 本较 高。 目 造、 设计人 员以及谁被 管理人的极 大热情和兴 （） ３ 玻璃 纤维 （ ） 玻璃纤维是 一种常 趣 。 ＣＦ 。 之后 ， 多橡胶 厂也 开始研 制这种 复合轴 许 用的短纤 维。 的密度 比铝 小、 Ｃ Ｆ 强度比钢大 ， 承， 也取得 了一些较为满意 的结果 。 同时具 有 耐腐 蚀性 、 耐高 温 和 良好的 导 电性 复合材 料 轴承 早就 在橡胶 行业 中大 量 应 能 。 一种具 有热 学、 是 电学 和力学性能 的优 良 用 ， 用这 种轴 承 的橡 胶 对该 产品有极 高 采 材料 。 的评 价， 一致 认为在橡胶机 械的滑动摩擦部 件 （ 复合材 料轴承模 具设 计 二） 和轴 承上使用复合材料， 能减 少润滑油 的使 用 模 具尺寸和 形状 主要根 据 轴承成 型收 缩 量和 达到 间断， 决漏油 ； 解 保证 产品质量和 节 率来确 定。 响成型收缩率的 主要因素包括成 约润 滑油； 影 实现安全 文明生产。 型温度、 成型 压力、 成型保压时间、 具温度、 模 继青岛第六 橡胶 厂之 后， 肥城橡胶 厂采 用 制件形状 、 塑料含量等。 复合材料取代铜瓦解决 三辊 压延机漏油问题 。 针对 复合材料 轴 承， 设计 模具 时重 点应 枣 庄橡 胶厂也 在 开炼 机 、 三辊 压延 机 和四辊 考虑以下几点 ： 压 延机上采用复合材料轴承 。 在压延 机采用复 （） １ 浇注流 程平直而短 ， 系统界面 要大 ， 合轴 承 ， 有效的避 免了因电流过高造成 的跳 闸 以利 于粉 料的分散 。 停 电， 使得 铜瓦 因发热而造成 的烧瓦 问题 。 使 （） ２ 针对 壁厚及 轴承形 状应特 别考虑 料 用 复合轴 承后 ， 电流也 大幅度 下降 ， 从使用 前 的有 利流 畅通填充型腔 。 的 ８ ０ １０ Ａ， ０ ０ ０ 降￣ １ｏ ０ Ａ， ４ ｏ５ ０ 确保正常生 （） ３ 为使塑粉料 分散 ， 进料 口增大 ， 其长 产。 度取短。 随 着， 复合材 料轴 承稳 定性加强 ， 越来越 试验 表明， 采用冷压和烧 结结合制 备工艺 多 的橡 胶机 械 厂也 开始在 新机 中使用 复合 材 制 造 的模 具 ， 能满 足该 复合材 料 的设 计要 求 料 轴承 ， 取代原 来的铜 套或铜 瓦 。 例如 ， 林 桂 和特 点。 构成 动模 和定模 组成 了型腔 ， 主流 道 橡 胶机械 厂在 硫化 机和 其他橡 胶机 上采用 复 则设 在定模一层 。 在轴 承 外圈， 定模 上的凸 合材 料轴 承， 受 并且在该厂的其他 产品中逐步扩 形 环的影 响 ， 品应 留在 动模一 侧 ， 制 并且利 用 大使用量 。 大连 橡胶机械 厂也将 复合材料轴 承 塑料 的热膨胀 性 ， 速从 动模上取下 来。 轴 取代了双模定型硫化机 中的铜套。 快 在 承 内圈， 开模 后 ， 无论模 腔 内的 一对嵌 件留在 由于 复合材 料 轴 承具 自身独 特的 使用性 定模 还是动模 上只要 将其拔 出， 就可 以取出制 能 ， 可以 取 代许 多机 械 设 备上 的金 属、 金 非 件。 属 的滑动 、 滚动轴 承。 下面 举几例 可供 参考 借 采用上述成 型工艺， 经过噪声试验 和疲劳 鉴 。 （） １ 应用在汽车上。 汽车的传动轴万 向节 试 验， 用所设计 的复合材料 轴承模具制 备的试 方 减 件 完全满足轴承 的性能 指标 ， 而且具 有更显著 轴 承 、 向机 、 震器等 都可以 采用复合材 料 的优 点。 轴 承。 由于每辆 汽 车约使用数十 件部件 ， 车 汽 三． 复合材料 的制 造技术 工业中对复合材的使用量比较大。 根据 该复合材料 的特性 ， 采用冷压和烧 应 （ ） 用 在高 压齿轮 泵 上 。 压齿轮 泵 ２应 高 采 用复合材料 轴承代 替原来的滚针轴 承， 可以 结结 合的制备工艺。 具体步骤如下 ： （） １ 原料 干燥处理 。 将聚四氟乙烯粉料在 使 泵的工作 压力提升约２ ％， ６ Ｐ 提高到 ５ 由１ Ｍ ａ １ ０ 以下的烘焙 箱 中干燥 处 理８ ， ２＂ Ｃ ｈ 出去 颗粒 ２ Ｍ ａ２ 。 ０ Ｐ ｔ 上 与此 同时 ， ； 高压齿轮泵 的寿命也 之 间的水分。 聚酰 亚胺粉 料在烘焙 箱中干燥 处 提 高３ 倍以上。 （） 用在穿孔机万 向节上。 ３应 穿孔万 向节 理 ２ 以 上。 ｈ 短纤维也要 经过干燥 处理 ， 便于与 采 用复合材 料轴承 取代原来的滚柱轴 承 ， 使使 原料均匀混 合。 （） ２ 称重 。 照规 定的 配比， 电子称选 用寿命达到一年 以上， 按 用 每台穿孔机年增 效益近 取适 当的 各种粉末 。 ｌ 万。 ５ （） ４ 应用在锻 压机 床上。 锻压机场采用复 （）混料。 高速搅拌 机中， ３ 在 将粉料 搅拌 合材 料轴承 比较 广泛 、 间也较长 。 时 约 ｌ分钟 ， 粉料 混合均匀。 ０ 使 （） 制成 型 。 所需 轴 承 尺寸 大 小称 ４压 按 取 混合均匀的粉料填 人模具 ， 将液压 机设定合 适 的压 力压制成 型。 整个 过程 分两次 卸压 ， 并 保 压 ｌ分 钟 ， ０ 确保 气体从 粉料 中即使排 出， 这 样 制造的制品干 燥密实。 （ ） 结 固化 。 烧 结炉 提 前设定好 烧 － ５烧 将 结 工艺， 把压制好 的制品放入烧 结炉使制 品烧 制 成型。 四、 复合材料 的应用 复合材料 不仅仅 在高 速转 动 轴承 中得 以
高生产效率。 因此 ， 磨损率越低越 好。 （） ５ 耐腐蚀性能 。 复合材料 轴承可以适应 油污 等恶劣的工作环境 。 二 复合材料轴 承的设计 （ 复合材料 的选 取 一） 根 据 高速转 动 轴承 的性 能 指标 ， 用的 采 基 体材 料 是 满 足条件 的具 有 化学 惰 性 、 自润 滑、 耐高 低 温 、 摩擦 系数 稳 定 的聚 四 氟 乙烯 （ ＴＦ ） 为了改善聚 四氟乙烯的耐磨损差 、 Ｐ Ｅ 。 导 热性不好 的等缺 点 ， 以用短纤 维 ， 玻璃 可 如 纤维 和碳纤维 ， 充Ｐ 填 ＴＦＥ 以减 小磨损 、 可 提 高摩擦 系数和改善导 热性 。 由于短纤 维的 自 身 特点 ， 填充后的 复合材料 的摩擦 系数 变得不稳 定 ， 要添 加摩擦 系数较 大、 需 力学性能 优良的 聚 酰亚 胺 （ 。 样不仅 可以避 免摩 擦系数 Ｐ） 这 Ｉ 不稳 定， Ｅ 合之后还 可以改善聚四 Ｐ Ｆ 和Ｐ混 Ｔ Ｉ 氟 乙烯的 粘弹性能转动轴 承常采用 在真空、 高速、 高温 等严 苛条件， 高速转 动轴承 的工作情 况决定 了 所 要采 用的复合材 料应 该具 有优 越 的摩擦 磨 损性 能 、 尼性能 、 热性 能、 阻 导 耐腐 蚀性能 等 特点 。 由于性 能的 多样性 ， 般的材 料是 不能 一 满足这些 性能的 ， 要选取可以部分满 足这 些 需 性能指标 的常用材料 合成 新的复合材料。 复合材 料的性能 指标 高速 转动 轴承 的性能 跟 所采用材 料 的磨 损 量、 摩擦 系数 、 损耗 因子和 高度都 有直接 关 系， 总结 分析 性能较 好的高速转动轴 承的采用 材料应该具 有以下几个性 能： （） １ 摩擦 系数 。 摩擦 系数对 高速 转动 轴 承的影 响很大， 特别是在玻璃化温 度范围外。 （ ） 弹性能 。 弹性 能主 要体 现在 较 ２粘 粘 大的平均 损耗因子和较大的 损耗因子峰值 、 较