滑動軸承工作時,軸承瓦與轉軸之間需要一層薄薄的油膜進行潤滑。 如果軸承與軸之間由於潤滑不良而產生直接摩擦,摩擦會產生非常高的溫度,雖然軸承是由特殊的耐高溫合金材料製成的,但直接摩擦產生的高溫仍然足以燒毀裝置。 軸承也會因負荷過大、溫度過高、潤滑油中的雜質或粘度異常等因素而燃燒。 瓷磚燃燒後,滑動軸承會損壞。
無潤滑軸承軸承軸承材料主要有三種型別:聚合物、碳石墨和特種陶瓷。
聚合物又稱塑料,用作機械工程材料的塑料稱為工程塑料。 它是一種以合成樹脂為主要成分的有機高分子材料,在塑化軸與軸承之間還含有各種潤滑劑、穩定劑、抗氧劑、抗靜電劑、阻燃劑、固化劑、增強材料和填料。
聚合物的種類很多,按其效能分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩大類。
常用的熱塑性聚合物有:聚醯胺、聚縮醛、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚氨酯等。 它們是具有直鏈或支鏈結構的有機高分子化合物,可以通過加熱反覆軟化,通過冷卻硬化。 熱塑性塑料可採用注塑、擠出、吹塑、壓延等工藝方法成型。
熱固性聚合物主要有酚醛樹脂、環氧樹脂等。 它們在加工過程中通過新增催化劑或固化劑進行固化,一旦固化完成,它就會成為永不熔化的固體材料。 熱固性聚合物可以通過壓縮成型、層壓、鑄造和其他方法成型。
軸承、導軌、活塞環等摩擦部件通常採用塑料製成,如水幫浦軸承、軋機軸承、艉軸軸承等,特別是無潤滑軸承可採用塑料製成。
聚合物具有重量輕、絕緣、減摩、耐磨、自潤滑、耐腐蝕、成型工藝簡單、生產效率高等特點。 與金屬材料相比,其摩擦學效能對環境溫度和濕度敏感,具有顯著的粘彈性相關效能,機械強度低,彈性模量小,對潤滑油的吸附性差。
石墨是一類由碳元素組成的非金屬材料。 它是碳元素的三種異構體之一,屬於六方晶系,每層由六方環組成,層平行於平面,晶體結構有序重疊。
石墨分為天然石墨和人造石墨兩種。 人造石墨是由碳質材料在2500公尺以上的高溫下石墨化而成。
碳石墨一般具有良好的導電性、耐熱性、耐磨性、自潤滑性、高溫穩定性好、耐化學腐蝕性強、導熱係數高於聚合物、線膨脹係數小等特點。 鍍鉻表面在大氣和室溫下的摩擦係數和磨損率較低。 然而,當濕度非常低時,它會失去潤滑性。 塗上耐磨塗層可以提高碳石墨的耐磨性。
石墨不僅可以用作固體潤滑劑,還可以新增到樹脂、金屬、陶瓷等材料中,以增加這些材料的減摩效果,還可以直接用作摩擦副材料,如造紙中製造軸承、高溫滑動軸承、密封圈、活塞環、刮刀片等, 木材加工、紡織、食品等避油場所。機械工程用碳石墨材料“類”的代表符號為m,有碳石墨材料、電石墨材料、樹脂碳複合材料和金屬石墨材料四大系列。
陶瓷是以無機非金屬天然礦物或人造化合物為原料,經高溫破碎、成型、燒結而成的非金屬材料,由無數的無機非金屬小晶體和玻璃相組成。 傳統陶瓷是由無機非金屬天然礦物製成的,如粘土、長石、石英等特殊陶瓷由人造化合物製成。 機械工程中使用的陶瓷一般是由氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯、氧化鉛、氧化鈦、碳化矽、碳化硼、氮化矽、氮化硼等人造化合物製成的特種陶瓷。
陶瓷的效能很大程度上取決於其微觀結構,包括晶粒尺寸和分布,玻璃相的組成和含量,以及雜質的性質、含量和分布。 微觀結構由原材料、成分和製造工藝決定。 陶瓷的共同特點是硬度和抗壓強度高、耐高溫、耐磨、抗氧化、耐腐蝕性好、脆性好、耐衝擊、無延展性。
陶瓷是非潤滑軸承的新型軸承材料,特別是SiC和Si3N4,具有良好的強度、耐熱性和耐腐蝕性,以及良好的摩擦學效能。