石墨軸承檢測技術(shù)詳解

石墨軸承因其優(yōu)異的自潤滑性、耐高溫性和化學(xué)穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于苛刻工況。其多孔結(jié)構(gòu)、各向異性及運(yùn)行機(jī)制特殊性，要求檢測手段具備針對性。以下為系統(tǒng)化的檢測方案：

一、 檢測原理

1. 摩擦學(xué)特性測試：
   • 滑動摩擦與磨損： 在模擬工況下（載荷、速度、溫度、介質(zhì)），測量滑動副間的摩擦系數(shù)。監(jiān)測軸承試樣的體積或質(zhì)量損耗，評估耐磨性及潤滑膜形成能力。
   • PV極限值測定： 逐步增加載荷（P）或速度（V），直至摩擦熱導(dǎo)致材料失效（急劇磨損、溫升失控），確定安全運(yùn)行邊界。
2. 結(jié)構(gòu)完整性評估：
   • 尺寸與形位公差： 精確測量內(nèi)徑、外徑、長度、圓度、圓柱度、平行度等，確保配合精度與安裝可靠性。
   • 表面狀態(tài)與缺陷： 檢查工作面劃痕、裂紋、崩缺、材料夾雜及孔洞分布（尺寸、位置、密度）。
   • 無損檢測： 采用低粘度滲透劑檢查表面開口裂紋；利用工業(yè)CT/X射線探傷內(nèi)部孔洞、分層等體積型缺陷。
3. 材料特性分析：
   • 密度與孔隙率： 通過表觀密度與理論密度計(jì)算開孔/閉孔率，評估含浸油脂能力及機(jī)械強(qiáng)度基礎(chǔ)。
   • 硬度： 采用洛氏硬度標(biāo)尺（如HRE）測量，反映材料抵抗局部壓入變形能力（需考慮各向異性）。
   • 顯微結(jié)構(gòu)： 金相顯微觀察石墨顆粒形貌、粒徑分布、粘結(jié)相狀態(tài)及孔隙連通性。

二、 實(shí)驗(yàn)步驟

1. 預(yù)處理：
   • 試樣清潔（超聲波清洗+烘干），在恒溫恒濕（如23±1°C, 50±5%RH）環(huán)境下平衡≥24小時(shí)。
   • 記錄初始質(zhì)量（精度0.1mg）、關(guān)鍵尺寸（精度±0.001mm）及表面形貌（光學(xué)顯微鏡/輪廓儀存檔）。
2. 摩擦磨損測試：
   • 將軸承試樣安裝于伺服控制試驗(yàn)機(jī)，配副選用規(guī)范對磨環(huán)（硬度≥HRC 58）。
   • 設(shè)定工況：載荷（基于預(yù)期接觸壓力）、轉(zhuǎn)速、時(shí)長、環(huán)境（空氣/油/特定氣體）、溫度。
   • 實(shí)時(shí)采集摩擦系數(shù)、溫度；測試后復(fù)稱質(zhì)量，計(jì)算磨損量；記錄磨痕形貌及磨屑狀態(tài)。
3. 結(jié)構(gòu)檢測：
   • 三坐標(biāo)測量儀按圖紙要求全尺寸檢測。
   • 滲透檢測：清潔表面→噴涂滲透劑→停留→清洗→顯像劑→白光/熒光下缺陷觀察。
   • CT/X射線掃描：設(shè)定合適能量與分辨率，三維重建分析內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
4. 材料特性測試：
   • 密度： 測量幾何體積計(jì)算表觀密度；通過阿基米德排水法（試樣封蠟或真空浸水）測定體積密度，計(jì)算孔隙率。
   • 硬度： 在軸承截面不同位置（徑/軸向）多點(diǎn)測試，取平均值（注明各向異性）。
   • 金相制樣： 切割→鑲樣→研磨拋光→顯微觀察（明場/暗場）。

三、 結(jié)果分析

1. 摩擦磨損數(shù)據(jù)：
   • 摩擦系數(shù)： 分析穩(wěn)態(tài)值、波動范圍及磨合期特性。過高值（如>0.25）可能預(yù)示表面污染、油脂耗盡或材料不匹配。
   • 磨損率： 計(jì)算單位時(shí)間或摩擦距離的體積損失。異常高磨損需結(jié)合磨痕分析（粘著？磨粒？疲勞？）。
   • PV極限： 結(jié)合失效形式（劇烈磨損、噪音、溫升>設(shè)定值）確定臨界點(diǎn)。
2. 結(jié)構(gòu)完整性：
   • 尺寸超差： 判斷是否影響過盈配合或運(yùn)行游隙。
   • 表面/內(nèi)部缺陷： 評估缺陷尺寸、位置是否位于高應(yīng)力區(qū)，判斷是否構(gòu)成失效風(fēng)險(xiǎn)（應(yīng)力集中源）。
3. 材料特性：
   • 密度/孔隙率： 過低密度或過高孔隙率通常預(yù)示強(qiáng)度不足或儲油能力差。對比設(shè)計(jì)要求判斷符合性。
   • 硬度： 軸向與徑向硬度差異顯著印證各向異性。過低硬度影響耐磨性和承載能力。
   • 顯微結(jié)構(gòu)： 觀察石墨顆粒是否均勻、粘結(jié)相是否連續(xù)、孔隙是否過多連通或含雜質(zhì)。

四、 常見問題與解決方案

結(jié)論：

系統(tǒng)化的石墨軸承檢測需融合摩擦學(xué)、材料學(xué)與精密測量技術(shù)。深入理解其“孔隙儲油+石墨自潤滑”的核心機(jī)理，控制材料特性（密度、孔隙、結(jié)構(gòu)均勻性），并通過模擬工況驗(yàn)證摩擦磨損性能與PV極限，是保障軸承長壽命可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。針對檢測中暴露的問題，需從原材料、工藝制程、設(shè)計(jì)匹配及使用條件等多維度進(jìn)行根因分析并實(shí)施改進(jìn)。嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臋z測流程與科學(xué)的分析方法是石墨軸承質(zhì)量不可或缺的保障。