軸承是機(jī)械工業(yè)中常用的一種滑動(dòng)機(jī)件。石墨軸承是隨著機(jī)械設(shè)備的性能要求，在金屬軸承的基礎(chǔ)上開發(fā)并發(fā)展起來的炭質(zhì)軸承。炭質(zhì)軸承有不同于金屬軸承的特性，如自潤滑、耐高溫、耐腐蝕、質(zhì)輕等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們又開發(fā)了陶瓷球軸承、炭化硅軸承等，石墨軸承也得到了進(jìn)一步的拓展，制造出了青銅石墨含油軸承、鑲嵌石墨軸承。因?yàn)槭S承在制造工藝上和技術(shù)性能上都有其獨(dú)特的方面，在今后的發(fā)展中有一定的擴(kuò)展性，在此做進(jìn)一步分析研究，為的是得到進(jìn)一步開發(fā)，在應(yīng)用中得到更加廣闊的市場。
從碳原子結(jié)構(gòu)分析石墨材料的潤滑性。石墨材料本身就存在潤滑性能，這是石墨的晶體結(jié)構(gòu)所決定的。石墨的潤滑性能除晶格的特定原因有先天可供潤滑的結(jié)構(gòu)外，就是水和空氣對它的良好潤滑作用的發(fā)揮。水和空氣的存在使石墨的工作面上吸附了水和氣體分子，增大了石墨互相滑動(dòng)的解理面間的距離，從而減弱了它們間的結(jié)合力。軸承有滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承之分，材質(zhì)上又有金屬、非金屬、復(fù)合材料之別。
石墨軸承以石墨材料為主要基材，應(yīng)用于食品、飲料、紡織、化工等工業(yè)部門中的運(yùn)輸機(jī)、干燥機(jī)、紡織機(jī)、潛水泵電機(jī)等軸承方面，這些部位如用油脂潤滑劑不可避免會(huì)引起污染，而石墨軸承的自潤滑性很強(qiáng)，耐腐蝕，可不使用潤滑油而進(jìn)行長期運(yùn)轉(zhuǎn)。為了提高制品的機(jī)械強(qiáng)度，特別是為了提高耐沖擊韌性，常用一些耐磨性能好的易熔金屬進(jìn)行浸漬處理。浸銻石墨軸承允許的工作溫度可達(dá)500C，銻與銅對磨時(shí)不易沾著，在大負(fù)荷和快速的情況下工作，其耐磨性能可提高2--3倍。石墨材料的強(qiáng)度隨溫度升高而增加的趨勢一直保持到2600C左右，在高溫時(shí)強(qiáng)度是室溫的3倍。
滑動(dòng)軸承存在著兩種摩擦形式，即靜摩擦和動(dòng)摩擦，一般炭石墨軸承的靜摩擦比同樣情況下的金屬軸承要小一些。普通炭石墨軸承在干運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，動(dòng)摩擦系數(shù)在0.08-0.3之間，濕運(yùn)轉(zhuǎn)情況下由于存在著邊界潤滑，所以動(dòng)摩擦系數(shù)一般在0.01-0.1范圍內(nèi)。在炭刷與換向器的摩擦中，換向器表面可產(chǎn)生一層褐色、深紫色、淺蘭色的薄膜，這層薄膜可起潤滑過程中的保護(hù)作用。分析可知，這層薄膜主要由兩部分組成，其一是與金屬結(jié)合在一起的金屬氧化膜和金屬氫氧化物，稱為氧化薄膜。其二是炭素薄膜，在運(yùn)行過程中的炭塊上剝離下來的極其細(xì)小的炭、石墨粒子、炭塊材料中所含的不純物、空氣中浮游的塵被吸附的水分和氧所組成。
鑲嵌石墨軸承的制造是以金屬材料為基體，它的機(jī)械強(qiáng)度基本取決于采用的金屬材質(zhì)的機(jī)械性能，石墨作為一種固體潤滑材料鑲嵌在軸承的摩擦面金屬基體上，用于軸承工作狀態(tài)下的潤滑材料，但石墨也有含油效果。石墨的鑲嵌可采取二種方法，一種是熔融金屬液澆鑄法，另一種是在金屬基材上先按照一定的排列方式加工一些孔洞，然后將固體潤滑劑嵌入其中，鑲嵌石墨軸承的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、熱膨脹系數(shù)一般取決于基體金屬材質(zhì)。但鑲嵌石墨軸承的強(qiáng)度大大提高，可在重載荷下運(yùn)行。
