CN103771404A - 一种无油轴承石墨棒的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种无油轴承石墨棒，配方包括人造石墨、石油焦及沥青，各组分质量配比为：人造石墨0~5份，石油焦0~5份，沥青3份，所述组分质量配比中人造石墨、石油焦及沥青总质量配比为8份，且所述人造石墨与石油焦质量配比不能同时为零。本发明通过将人造石墨、石油焦及沥青按照一定比例混捏，再经挤压制成尺寸规格可调整的棒状毛坯，然后焙烧，最后经石墨化处理一次性制成无油轴承，无需另外加工，所生产的无油轴承与同类产品相比，质量更轻、热膨胀系数更低、润滑性能好，适用范围更广。
Description
技术领域
本发明涉及轴承石墨棒制备技术领域，尤其涉及一种无油轴承石墨棒的制备方法。
背景技术
轴承是工业机械装备重要的基础零部件之一，是用来保持轴中心位置与控制运动部件的滑动机件。目前工业使用的轴承种类繁多，材质各异，一般使用金属材质如钢、铁居多，另外还有陶瓷球轴承、炭化硅轴承等，而石墨轴承是根据机械设备要求，在金属轴承基础上发展起来的炭质轴承，与金属轴承相比，它具备自润滑、质轻、耐高温、耐腐蚀以及热膨胀系数低等优良特性，使其能够在特殊工况条件下使用，并因其外形的可设计性，使它在未来的轴承领域具有广阔的发展空间。
石墨轴承主要以炭质材料为主要基材，随着应用领域的扩展和良好的适应性，很多研究者对石墨轴承进行了改进；例如，采用粉末冶金技术制备青铜石墨含油轴承，用来增加石墨轴承强度，使其能够在很高的转速下工作；其主要是在铁粉中加入石墨、二硫化钼、铜及机油成份，但其最终产品依然属于有油润滑技术，还不能完全实现无油润滑技术。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种无油轴承石墨棒的制备方法，以解决上述背景技术中的缺点。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种无油轴承石墨棒，配方包括人造石墨、石油焦及沥青，各组分质量配比为：人造石墨0~5份，石油焦0~5份，沥青3份，所述组分质量配比中人造石墨、石油焦及沥青总质量配比为8份，且所述人造石墨与石油焦质量配比不能同时为零。
在本发明中，所述人造石墨真比重大于2.15，且碳含量大于99%。
在本发明中，所述石油焦石墨真比重大于2.10，且碳含量大于98%。
无油轴承石墨棒的制备方法，包括如下步骤：
（1）将人造石墨与石油焦在170℃～190℃条件下经混捏机干混20～90min，混合均匀后，再加入沥青进行湿混25～90min，使其形成半粉体物料；
（2）将步骤（1）所得半粉体物料置于预成型模腔中模压成型，在0.1～0.3Mpa压力条件下，模压成圆柱坯体；
（3）将步骤（2）所得圆柱坯体置于挤压成型模腔中挤压，制成尺寸规格可调整的棒状毛坯；
（4）将步骤（3）所得棒状毛坯排列密封在倒焰窑中，同时调节升温机制而后进行焙烧，焙烧结束后进行炭化处理，得到炭材料制品；
（5）将步骤（4）所得炭材料制品置于石墨化炉中，在2600℃～3000℃高温下进行石墨化处理后，得到石墨化制品，即为无油轴承石墨棒，可直接作为轴承使用。
在本发明中，所述步骤（1）中，半粉体物料介于浆体与粉体之间，具有浆体部分的流动性和粘性，但无浆体粘稠，同时保留粉体特性，有利于物料成型。
在本发明中，所述步骤（1）中，混捏机采用双辊混捏。
在本发明中，所述步骤（2）中，坯体体密约为0.5～0.7g/m3。
在本发明中，所述步骤（3）中，采用液压式挤压机对坯体进行挤压制成棒状毛坯。
在本发明中，所述步骤（4）中，焙烧时间为160h。
在本发明中，所述步骤（5）中，石墨化处理为400h。
在本发明中，所述步骤（5）中，石墨化炉安装具有方向性，通过调节装炉方向，以提高产品成品率。
在本发明中，沥青软化点80~120℃。
有益效果：本发明通过将人造石墨、石油焦及沥青按照一定比例混捏，再经挤压制成尺寸规格可调整的棒状毛坯，然后焙烧，最后经石墨化处理一次性制成无油轴承，无需另外加工，所生产无油轴承与同类产品相比，质量更轻、热膨胀系数更低、润滑性能好，适用范围更广。
具体实施方式
下面通过以下具体实施例对本发明进行详细描述。
一种无油轴承石墨棒，配方包括人造石墨、石油焦及沥青，各组分质量配比为：人造石墨0~5份，石油焦0~5份，沥青3份，所述组分质量配比中人造石墨、石油焦及沥青总质量配比为8份，且所述人造石墨与石油焦质量配比不能同时为零。
无油轴承石墨棒的制备方法，包括如下步骤：
（1）将人造石墨与石油焦在180℃条件下经混捏机干混，混合均匀后，再加入沥青进行湿混，使其形成半粉体物料，沥青软化点为100℃；
（2）将步骤（1）所得半粉体物料置于预成型模腔中模压成型，在0.15Mpa压力条件下，模压成圆柱坯体；
（3）将步骤（2）所得圆柱坯体置于挤压成型模腔中挤压，制成Φ20×360棒状毛坯；
（4）将步骤（3）所得棒状毛坯排列密封在倒焰窑中，同时调节升温机制焙烧160h，焙烧结束后进行炭化处理，得到炭材料制品；
（5）将步骤（4）所得炭材料制品置于艾奇逊石墨化炉中，在2800℃高温下进行石墨化处理后，石墨化处理400h后得到体积密度约1.54g/cm3、热膨胀系数3.9~4.0×10-6的石墨棒，可直接作为轴承使用，无需另外加工。
以下为制备过程中，选用的人造石墨、石油焦及沥青工艺参数，以寻找配方最佳配比：
表1 实施例工艺参数表
采用体积法与NETZSCH型热膨胀分析仪对上述表1的实施例进行检测，其结果如下：
表2 实施例检测对比表
通过上述表1、表2可知，配方各组分质量配比：人造石墨3份，石油焦2份，沥青3份，为制备最佳无油轴承石墨棒的工艺参数，且通过该工艺参数所生产的石墨棒体积密度为1.54g/cm3，热膨胀系数达到3.9×10-6K-1，两者指数同时小到一定范围，所生产出来的石墨棒质量更轻、热膨胀系数更低，用于制备无油轴承能够满足在特殊工况条件下使用，并因其形状具有可塑性，使其在未来的轴承领域具有广阔的发展空间。
Claims (10)
1.一种无油轴承石墨棒，其特征在于，配方包括人造石墨、石油焦及沥青，各组分质量配比为：人造石墨0~5份，石油焦0~5份，沥青3份，所述组分质量配比中人造石墨、石油焦及沥青总质量配比为8份，且所述人造石墨与石油焦质量配比不能同时为零。
2.根据权利要求1所述的无油轴承石墨棒，其特征在于，所述人造石墨真比重大于2.15，且碳含量大于99%。
3.根据权利要求1或2所述的无油轴承石墨棒，其特征在于，所述石油焦真比重大于2.10，且碳含量大于98%。
4.一种如权利要求1～3中任一项所述的无油轴承石墨棒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）首先将人造石墨与石油焦在170℃～190℃条件下经混捏机干混20～90min，混合均匀后，再加入沥青进行湿混25～90min，使其形成半粉体物料；
（2）将步骤（1）所得半粉体物料置于预成型模腔中模压成型，在0.1～0.3Mpa压力条件下，模压成圆柱坯体；
（3）将步骤（2）所得圆柱坯体置于挤压成型模腔中挤压，制成尺寸规格可调整的棒状毛坯；
（4）将步骤（3）所得棒状毛坯排列密封在倒焰窑中，同时调节升温机制而后进行焙烧，焙烧结束后进行炭化处理，得到炭材料制品；
（5）将步骤（4）所得炭材料制品置于石墨化炉中，在2600℃～3000℃高温下进行石墨化处理后，得到石墨化制品，即为无油轴承石墨棒。
5.根据权利要求4所述的无油轴承石墨棒的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，半粉体物料介于浆体与粉体之间，具有浆体部分的流动性和粘性，但无浆体粘稠，同时保留粉体特性，有利于物料成型。
6.根据权利要求4所述的无油轴承石墨棒的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，混捏机采用双辊混捏。
7.根据权利要求4所述的无油轴承石墨棒的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，沥青软化点为80℃～120℃。
8.根据权利要求4所述的无油轴承石墨棒的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中，焙烧时间为160h。
9.根据权利要求4所述的无油轴承石墨棒的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中，石墨化处理为400h。
10.一种如权利要求1所述的无油轴承石墨棒，其特征在于，作为轴承类机械部件应用。
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