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聚酰亞胺在軸承中的運用
來源:海力軸承網(wǎng) 時間:2014-09-22
作者：洛陽軸承研討所 王子君
1、功用特性概述：
聚酰亞胺是一種新式耐高溫工程塑料；它具有一起的功用.在現(xiàn)代工業(yè)；尤其是高技能范疇起著不行替代的作用.軸承作為根底部件；廣泛運用于國民經(jīng)濟的各個范疇；滿意不一樣工況條件對軸承的功用需要.聚酰亞胺在翻滾軸承中可作為堅持架資料；也可作為滑動軸承資料；在運用中顯示出優(yōu)勝的功用和杰出的開展前景.
聚酰亞胺最早由美國杜邦公司于上世紀(jì)六十年代首要創(chuàng)造并投入工業(yè)化出產(chǎn).它是運用四酸二酐與二胺的反映；然后亞胺化而成為高分子資料.因為分子鏈上有很多的苯環(huán)和雙鍵；使分子的剛性添加；分子鏈熱運動的能級較高；當(dāng)它在較高溫度下吸收較多能量的情況下仍能堅持本來的形狀不變；并且分子鏈不發(fā)生開裂；這是該種資料耐高溫環(huán)境的內(nèi)涵緣由.
有些種類的聚酰亞胺耐熱性非常好；運用溫度可達(dá)300℃；能夠在250℃高溫環(huán)境中長時刻運用.但是這種分子布局添加了加工成型的難度；盡管聚酰亞胺是一種熱塑性工程塑料；但它很難用注塑成型的加工辦法進(jìn)行成型.在酸酐分子鏈中引進(jìn)活動性較強的醚鍵是改進(jìn)其分子柔性和成型的有用途徑.當(dāng)然還有許多其他辦法；也能夠組成柔性聚酰亞胺；該資料能夠注塑成型.
聚酰亞胺的常用成型辦法有壓鑄成型法和注塑成型法兩種；壓鑄成型是在模腔內(nèi)將資料加熱加壓；在保壓情況下使資料冷卻成型.用這種辦法成型的資料其機械功用非常安穩(wěn)牢靠；工件尺度能夠較大；但功率很低；不利于大批量的工業(yè)化出產(chǎn)；有些種類的聚酰亞胺只能選用這種工藝辦法.為了前進(jìn)出產(chǎn)功率；關(guān)于小型制件或布局較雜亂的制品能夠選用注塑成型工藝；此刻需要這種資料流動性好.
還有一種辦法；即運用類似于粉末冶金的辦法制成微孔資料；使資料的機械功用和微孔功用到達(dá)某種特定目標(biāo)；滿意特別工況條件需要.聚酰亞胺因為其一起的分子鏈布局；使它能在輻射環(huán)境中長時刻運用而機械功用沒有顯著下降；這是它與其它高分子資料比較的優(yōu)勝地點.大多數(shù)高分子資料在輻射情況下會招致分子鏈開裂；使其功用顯著下降.乃至不再具有機械強度；所以在一些空間范疇；聚酰亞胺資料的這一功用使它得到廣泛運用.
聚酰亞胺資料吸水性低；關(guān)于大多數(shù)化學(xué)介質(zhì)都能表現(xiàn)出杰出的安穩(wěn)性；它能夠長時刻在有腐蝕的的環(huán)境下運用；運用范疇很廣.它的機械功用優(yōu)秀；抗拉強度達(dá)90Mpa；剛性較好；能長時刻堅持尺度安穩(wěn)性.能夠經(jīng)過通用的機械加工辦法進(jìn)行車、銑、鉆等加工；得到尺度精度和外表質(zhì)量較好的制品.絕緣性優(yōu)秀；可作為高功用的電子零部件和機械零件.聚酰亞胺有自光滑功用；在相對運動的磨擦面之間它能夠搬運到對磨面上；構(gòu)成固體光滑層.在干沖突情況下若有相對滑動速度較高時；就會在沖突面上發(fā)生很多熱量；有些溫度可到達(dá)聚酰亞胺的分化溫度；在空氣環(huán)境中氧化就不行防止；生成氧化物粉末；一起沖突熱使觸摸部件的聚酰亞胺軟化粘附掉落；增大了磨損量；因而關(guān)于干沖突情況；聚酰亞胺資料運用的PV值應(yīng)有所操控；不然會使磨損添加；壽數(shù)縮短.實驗標(biāo)明；聚酰亞胺雖有必定自光滑性；但其沖突系數(shù)并不安穩(wěn)；跟著接連作業(yè)時刻的延伸；有緩慢添加的趨勢；這關(guān)于一些對沖突力需要較高的運用部位應(yīng)該注重.為了改進(jìn)這種功用；有用的辦法是對聚酰亞胺進(jìn)行復(fù)合改性.把粉末狀的光滑劑渙散到資猜中制成復(fù)合資料；在堅持資料根本功用的根底上使沖突系數(shù)下降；沖突生成熱削減.
通常把二硫化鉬、石墨、聚四氟乙烯等光滑資料以不一樣份額進(jìn)行合作；實驗結(jié)果標(biāo)明其光滑功用有顯著改進(jìn).關(guān)于有光滑油脂存在的運用工況；能夠在很高的速度情況下運用；表現(xiàn)出優(yōu)勝的功用；它外表吸附的光滑油能夠在很高的速度情況下運用；表現(xiàn)出優(yōu)勝的功用；它外表吸附的光滑油能夠構(gòu)成安穩(wěn)并且牢靠的光滑油膜；極大地下降了沖突系數(shù)和生成熱.它的較高的機械功用使它能在高速情況下堅持安穩(wěn)的尺度.
因為聚酰亞胺是熱塑性高分子資料；溫度對它的作用顯著；當(dāng)超越必定溫度規(guī)模之后；首要招致資料軟化及氧化分化；使其機械功用損失.沖突有些的溫度受環(huán)境溫度和沖突生熱兩個要素一起影響；當(dāng)環(huán)境溫度必守時溫度升高首要來源于沖突熱.聚酰亞胺作為軸承及軸承部件時；運動部位升溫由沖突熱招致.負(fù)荷和沖突系數(shù)以及作業(yè)時刻都會影響熱量巨細(xì).塑料的導(dǎo)熱系數(shù)低；致使熱量簡單在某些部位集合；發(fā)生有些高溫.下降沖突系數(shù)是削減發(fā)熱量的有用手法；添加散熱速度也能夠有用下降作業(yè)面溫度；這些要素需要依據(jù)運用環(huán)境詳細(xì)加以分析.溫升后使熱膨脹增大；削減了合作空隙；有的乃至呈現(xiàn)緊合作；使沖突熱更大；招致惡性循環(huán).
因而聚酰亞胺軸承制品的描繪及加工相同重要.綜上所述；咱們能夠看出；盡管聚酰亞胺是一種耐溫杰出的工程塑料；但其運用過程中仍要采納各種能夠的手法削減發(fā)熱量；防止溫度過高構(gòu)成的危害.
2、在軸承中的運用情況
聚酰亞胺及其復(fù)合資料能夠作為耐磨資料廣泛運用于高溫；耐化學(xué)介質(zhì)、耐輻射、自光滑等多種范疇.
在翻滾軸承中它首要作為堅持架資料.
翻滾軸承首要由內(nèi)外圈、翻滾體及堅持架四有些構(gòu)成.因為功用不一樣；內(nèi)外圈及翻滾體只能由硬度很高；剛性很大的軸承鋼或不銹鋼制作.滾道和翻滾體外表的光潔度很高；關(guān)于其尺度和公役均有著非常嚴(yán)厲的技能需要.堅持架的作用是把翻滾體分隔；使它們均勻承當(dāng)軸承的負(fù)荷；削減翻滾體運動所發(fā)生的沖突力.關(guān)于聚酰亞胺或其復(fù)合資料制成的堅持架還能向軸承供給固體光滑搬運膜.
2。1 聚酰亞胺在高速軸承中的運用
高速軸承通常都是角觸摸球軸承或深溝球軸承.鋼球作為翻滾體因為觸摸點.齠逑嘍越锨幔豢梢允迪指咚儺閱埽凰俁戎芯痘紗100萬以上；適合于高速牙鉆和高速磨床主軸軸承.在這些范疇內(nèi)運用的軸承堅持架用聚酰亞胺資料制成管料；然后經(jīng)過機械加工辦法得到所需要的形狀和尺度.如今常用的牙鉆軸承尺度較.岢諧嘰縹8×￠3×4；堅持架也很.誆坑釁吡！1的鋼球.轉(zhuǎn)速有必要到達(dá)35萬轉(zhuǎn)/分以上才干發(fā)揚其功用；它用在牙鉆機的空氣渦輪轉(zhuǎn)軸支撐處；在高壓空氣股動下；渦輪高速旋轉(zhuǎn)；頭部的牙鉆修正牙齒.該部位的軸承作業(yè)條件適當(dāng)嚴(yán)苛；首要是高速帶來的一系列難題；因為速度很高；若是堅持架的強度不行；很容易發(fā)生開裂而招致軸承失效.
軸承的光滑也較難處置；依照慣例辦法；如此高轉(zhuǎn)速的軸承應(yīng)運用油氣光滑設(shè)備；經(jīng)過壓縮空氣將霧化的光滑油帶到軸承的光滑部位；但因為它用于口腔醫(yī)治；這種辦法是不允許的；只能在作業(yè)空隙選用滴油的辦法參加微量光滑油；在軸承起動期間這有些光滑油絕大多數(shù)被甩出作業(yè)面；因而軸承光滑情況非常惡劣.
所幸的是軸承接連作業(yè)時刻不長；壓縮空氣帶走了熱量.這種軸承還應(yīng)接受130℃左右接連四個小時的高溫消毒處置；通常的工程塑料都會很快老化；因而選用了歸納功用都很好的聚酰亞胺；這是聚酰亞胺在我國軸承工業(yè)中運用的開端.
從1978年開端試制作業(yè)；其時是運用模壓成型的辦法將聚酰亞胺制成管狀物；然后機械加工為所需要的尺度和精度的堅持架.它的運用非常成功；能夠使軸承轉(zhuǎn)速安穩(wěn)在35萬轉(zhuǎn)/分以上.噪音及壽數(shù)到達(dá)國外同種軸承的水平.因為工序較多；功率低；這種工藝制成的堅持架本錢高；不適合現(xiàn)代社會大批量出產(chǎn)的需要；如今也正在運用注塑成型的工藝辦法一次性注塑堅持架；注塑工藝和技能；注塑質(zhì)料功用都在研討之中.
除此之外的高速軸承堅持架也相同能夠由聚酰亞胺資料制成.如今聚酰亞胺的價錢較高；成型工藝較雜亂是約束其很多推行的重要緣由.跟著組成技能的日益完善以及產(chǎn)值的添加；下降聚酰亞胺的價錢；開發(fā)適于注塑成型的新式資料和工藝辦法是該種資料能在軸承職業(yè)得到推行運用的必要條件.它能夠替代當(dāng)前廣泛運用的膠木資料用于高速軸承；前進(jìn)軸承的出產(chǎn)功率和運用功用
2。2在固體自光滑軸承中的運用
在空間范疇；許多軸承的光滑只能靠固體光滑辦法處置.它是在軸承的翻滾面上運用各種辦法構(gòu)成固體光滑膜；削減沖突力.
固體光滑膜是不能再生的一次性膜；該種工況的軸承若是不能彌補光滑；就有能夠招致失效.自光滑堅持架能夠彌補光滑膜層.
因為太空中輻射較強；其它塑料的運用受到約束；如今首要選用聚酰亞胺復(fù)合資料堅持架；運用聚酰亞胺作為機體資料；內(nèi)部參加二硫化鉬等固體光滑劑制成.在軸承轉(zhuǎn)變過程中；軸承的翻滾體與堅持架兜孔面觸摸；相對運動使堅持架內(nèi)的固體光滑劑和聚酰亞胺搬運到翻滾體外表；進(jìn)而搬運到溝道中；彌補固體光滑膜；到達(dá)長壽數(shù)的意圖.這種類型的軸承在航天等高科技范疇中已得到屢次運用；作用非常抱負(fù)；滿意的完成了作業(yè)任務(wù).
2。3 在多孔含油堅持架中的運用
在陀螺馬達(dá)軸承中運用多空含油聚酰亞胺堅持架；已處置其長壽數(shù)、高精度和高牢靠性難題；該項技能的中心便是多孔堅持架資料的制備.
陀螺馬達(dá)是一種高精度的電機馬達(dá)；運用高速旋轉(zhuǎn)發(fā)生的慣量斷定空間飛行器的基準(zhǔn)方向；關(guān)于現(xiàn)代航天、航空及帆海等范疇是非常要害的部件.
跟著技能的前進(jìn)和需要的不斷前進(jìn)；需要陀螺馬達(dá)的壽數(shù)都很長；國際上的陀螺馬達(dá)壽數(shù)達(dá)8萬小時.陀螺馬達(dá)的壽數(shù)首要有軸承壽數(shù)決議；當(dāng)軸承作業(yè)失利時馬達(dá)的壽數(shù)即停止.
而作業(yè)過程中該部位的光滑無法進(jìn)行彌補；只能采納一次性光滑技能.剛開端運用光滑脂作為光滑劑；但光滑脂稠度較大；招致轉(zhuǎn)變力矩添加；光滑脂的質(zhì)量偏移會損傷陀螺精度；一起壽數(shù)需要；脂光滑無法完成.多孔聚酰亞胺資料則是運用聚酰亞胺粉料采納一起的工藝制成的特別資料.它具有必定的機械強度；可用機械加工的辦法成型堅持架；內(nèi)部之間彼此貫穿；在微孔之內(nèi)儲存光滑油；當(dāng)軸承作業(yè)時因為離心力和熱運動使堅持架外表搬運；構(gòu)成完好油膜；完成軸承光滑.一起微孔把它觸摸到剩余的光滑油從頭吸附到堅持架內(nèi)；完成內(nèi)部油；到達(dá)長壽數(shù)之意圖.
聚酰亞胺的歸納功用優(yōu)秀；是制作微孔堅持架的抱負(fù)資料.如今我國絕大多數(shù)長壽數(shù)陀螺馬達(dá)軸承都是選用多孔聚酰亞胺堅持架；使陀螺壽數(shù)達(dá)五萬小時以上；精度及牢靠性都滿意了主機需要.
聚酰亞胺作為一種功用優(yōu)良的特種高分子資料；必定有其愈加寬廣的運用規(guī)模；在耐磨布局件、絕緣資料、耐腐蝕等方面運用會不斷拓寬.
發(fā)前該資料運用局限于高科技范疇；產(chǎn)值較.嗣嵌運氖熘炔還唬謊芯可ノ揮邢蓿恍磯嗉際躉刮創(chuàng)锏焦ひ禱劍幌拗屏慫撓τ梅段.
許多工程塑料的開展前史均標(biāo)明；只要走工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化的路途；才干下降出產(chǎn)本錢；前進(jìn)產(chǎn)物一致性；完善制作技能；為該類資料的拓寬運用供給條件.咱們信任；聚酰亞胺的廣泛運用已為時不遠(yuǎn)了；在實踐中不斷改進(jìn)其功用；以批量化出產(chǎn)下降本錢；以專業(yè)化描繪滿意各種特別的和需要；構(gòu)成系列化產(chǎn)物；為我國的經(jīng)濟建設(shè)作出應(yīng)有的奉獻(xiàn).
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