无润滑轴承轴瓦材料主要有三大类。
1.碳石墨材料
石墨是一种非金属材料是由碳元素组成的。碳元素有三种异构体,它是碳元素3种异构体中的一种,属六方晶系。六方晶系各层面由六角形环构成,层面与层面平行,呈有序的重叠晶体结构。
石墨可以分为两种,天然石墨和人造石墨。人造石墨的加工,是由碳质材料石墨化处理而成,这个过程需要2500℃以上的高温。
碳石墨有很多其他元素没有的优点,比如有自润滑性、高温稳定性好、导电性好、耐热、耐磨,耐化学腐蚀能力强,而且热导率比聚合物高,胀系数小。如果在大气和室温条件下与镀铬表面的摩擦因数和磨损率都很低。丧失润滑性的情况有时候会发生在湿度很低的时候。若果想提高碳石墨的耐磨性,可以涂覆耐磨涂层从而提高碳石墨的耐磨性。
石墨本身可作固体润滑剂增加某些材料的减摩性,比如可加入树脂、金属、陶瓷等材料中。石墨还可直接作为摩擦副材料使用,如食品等忌油场所的轴承,高温滑动轴承,密封圈,制作造纸、木材加工、纺织、活塞环,刮片等。
机械工程用碳石墨材料有4个系列:树脂碳复合材料和金属石墨材料、碳石墨材料、电化石墨材料。
2.聚合物
聚合物又被称为塑料,工程塑料就是被作为机械工程材料使用的塑料。工程塑料的主要成分是合成树脂,其中还含有各种增塑剂、防静电剂、阻燃剂、固化剂、稳定剂、抗氧剂、增强料和填充料的有机高分子材料。
聚合物按其特性分为热固性和热塑性两大类。
塑料常用的是制作轴承、导轨、活塞环等摩擦副零件,特别是可以用塑料制作无润滑轴承,还可以制作如船尾轴承、水泵轴承,轧钢机轴承等,将聚四氟乙稀片材冲压成唇型密封圈、轴瓦、活塞环和垫片等,成功地应用于带式输送机、打字机、缝纫机、电唱机唱盘、水泵、纺织机械和农业机械等设备上。
下面介绍热塑性聚合物,常用的主要有:聚四氟乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚缩醛、聚乙烯、聚胺酯等。它们可以反复受热软化和冷。是具有变硬线形或支链形结构的有机高分子化合物。热塑性塑料可用注塑、压延、挤塑、吹塑等工艺方法成型。
热固性聚合物常用有酚醛树脂、环氧树脂等。它们在加工过程中一旦固化完成,它就成为永远不可熔融的固体材料,在固化过程中需要加入催化剂或固化剂使之固化。热固性聚合物可用压塑、层压、浇铸等方法成型。
聚合物具有自润滑、耐腐蚀、成型工艺简单、质轻、绝缘、减摩、耐磨、生产效率高等特点。和金属材料比较,它们的摩擦学性能对环境温度和湿度敏感、与粘弹性有关的特性显著、机械强度底、弹性模量小,对润滑油的吸附性差。
3.陶瓷材料
无机非金属天然矿物或人造化合物为原料,经粉碎、成形和高温烧结而成的就是陶瓷,他是一种非金属材料由无数无机非金属小晶体和玻璃相组成的。有一种传统陶瓷是以无机非金属天然矿物,如粘土、长石、石英等为原料制成的;特种陶瓷以人造化合物为原材料制成的。机械工程采用的陶瓷一般是以氧化钛、碳化硅、碳化硼、氮化硅、氧化铝、氧化镁、氧化锆、氧化铅、氮化硼等人造化合物为原料制作的特种陶瓷。
陶瓷的显微结构的决定着陶瓷的性能,包括晶粒尺寸和分布,玻璃相的成分和含量,杂质的性质、含量和分布。原料、组成和制造工艺又决定着显微结构。陶瓷有着共同特性,是硬度和抗压强度高、耐高温、耐磨、抗氧化、耐腐蚀性好、质脆、不耐冲击和无延展性。
陶瓷是一种较新的无润滑轴承的轴瓦材料,它们的强度、耐热性和耐蚀性都很好,摩擦学性能也很好。