金蒙碳化硅軸承相關(guān)行業(yè)應(yīng)用技術(shù)
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(wú)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(wú)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(wú)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(kāi)始進(jìn)行全碳化硅陶瓷摩擦副研究開(kāi)發(fā),軸承、軸承套、推力盤均采用無(wú)壓燒結(jié)SSiC材料。2002年開(kāi)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(kāi)口造成的應(yīng)力集中,提高了可靠性。
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。
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(lái)的問(wèn)題需要解決。
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(guò)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(wèn)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(wèn)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。
大連四方電泵有限公司通過(guò)不斷的改進(jìn)和完善,解決了軸承套端部開(kāi)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(lái)的粉末混入,例如純凈水行業(yè)、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(diǎn):
1.碳化硅軸承采用無(wú)壓燒結(jié)晶體SiC,牌號(hào):SSiC,純度:≥99.5%。
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。
3.使用壽命是普通石墨軸承十倍以上。
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