【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 loy C276等 )沖壓成截面為 S形的片狀環(huán)形件 ， 再焊接成型 (用微束等離子焊 )。 沉淀硬化不銹鋼焊接后須經(jīng)熱時(shí)效處理 ， 將奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體 ， 并使馬氏體中析出金屬化合物 ， 沉淀出硬化相 ， 從而獲得高強(qiáng)度 、 較高的塑性及屈強(qiáng)比 （ ζS/ζD＞~） 。 例： AM350 熱失效：真空爐 850176。 C進(jìn)行淬火處理 ， 再進(jìn)行－ 80176。 C的低溫處理 (制冷劑 F12)， 以達(dá)到增加彈性 、 穩(wěn)定尺寸的目的 。 （ 十九 ） 焊接金屬波紋管密封 2022/8/26 68 （ 2） 特點(diǎn) 焊接金屬波紋管密封不用會(huì)產(chǎn)生較小滑移的輔助密封圈，使用溫度范圍廣：－ 200~600176。 C。 高速下對(duì)軸的振動(dòng)、振擺適應(yīng)性強(qiáng)，追隨性好。 （ 3） 彈率 (即剛度 N/mm) k=πEt3（ d1＋ d2） /2nB3d2/d1 E： 工作溫度下彈性模量（ N/mm2）： AM350： 10－ 6(176。 C)、 INCONEL： 10－ 6(176。 C)、 10－ 6(649176。 C)、 177PH： 10－ 6(176。 C)、 Ti： 10－ 6(－ 196176。 C)、 10－ 6(176。 C)、 106(538176。 C)。 2022/8/26 69 t： 波片厚度 mm n： 波數(shù) d1/d2： 管子內(nèi)外徑 mm B： 波紋管片寬 （ d2－ d1） /2 公式中未考慮波片斷面形狀，具有一定誤差，實(shí)際 生產(chǎn)中用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)彈率。 2022/8/26 70 四、機(jī)械密封用材料 （一）摩擦副材料要求 摩擦副是機(jī)械密封的主要零件 ， 其性能好壞在很大程度上決定密封性能 ， 因此對(duì)材料有一定的要求： （ 1） 耐蝕性：有良好的化學(xué)穩(wěn)定性 ， 能抵抗介質(zhì)的腐蝕 、 磨蝕 、 溶解和溶脹 。 （ 2） 物理機(jī)械性能：較高的彈性模量 （ E=ζ（ 應(yīng)力 ） /ε（ 應(yīng)變 ） ， 剛度 =力 /變形 ） 、 強(qiáng)度及許用 ［ PV］ 值 ， 低的摩擦系數(shù)和線膨脹系數(shù) ， 優(yōu)良的耐磨性 、 自潤(rùn)滑性以及良好的不滲透性等 。 （ 3） 熱力性能：很好的導(dǎo)熱性 、 耐熱性 、 耐寒性和耐溫度的急變性 。 （ 4）材料來(lái)源方便，易加工，成本低廉。 2022/8/26 71 硬質(zhì)合金 工程陶瓷 （ Al2O3陶瓷 、 Al2O3金屬陶瓷 、 Si3N4陶瓷 、 鉻鋼玉 陶瓷 、 碳化硼陶瓷 、 噴涂陶瓷 、 SiC、 可切削微晶玻璃 ） 碳石墨 填充聚四氟乙烯 金屬材料：鑄鐵類及銅合金也有鉻鋼淬火材料 下面分別予以討論。 （二）制造摩擦副的常用材料 2022/8/26 72 特點(diǎn) （ 1） 具有較高導(dǎo)熱性 ， (碳導(dǎo)熱系數(shù)為 20~40W/mk， 石墨為 40~128 W/mk， )是非金屬中導(dǎo)熱最好的材料 ， 僅次于 銀 、 銅 、 鋁 ， 比 Hasterlloy好 。 （ 2） 具有低的線膨脹系數(shù) （ 2~6 10－ 6/℃ ） ， 是金屬的 1/2~1/4。 （ 3） 具有良好的耐腐蝕性 ， 在空氣中 400℃ 以下穩(wěn)定 ， 除 強(qiáng)氧化性介質(zhì) （ 如王水 、 鉻酸 、 濃硫酸及鹵族元素 ） 外 ， 可耐其它酸 、 堿 、 鹽及一切有機(jī)化合物的腐蝕 ， 其耐蝕程度隨石墨的種類和浸漬劑的不同而異 。 （三）碳石墨 2022/8/26 73 （ 4） 具有極好的自潤(rùn)滑性和低的摩檫系數(shù) ， 那是因?yàn)槭? 和其它材料組對(duì)時(shí) ， 石墨轉(zhuǎn)移到其它材料表面 ， 形成 石墨和石墨相對(duì)摩檫 。 石墨和金屬摩檫系數(shù)為 ~， 在全液潤(rùn)滑條件下 ， f=~。 因此它 的組對(duì)性能好 。 （ 5） 石墨的抗拉強(qiáng)度較低 ， 抗壓強(qiáng)度較高 ， 屬脆性材料 。 由于硬度較低 ， 被廣泛用作軟環(huán) ， 易于加工 。 缺點(diǎn)是氣孔率大，一般在 18%～ 22%。實(shí)際應(yīng)用石墨都 必須是浸漬過(guò)的，以堵塞氣孔，提高密封性。 2022/8/26 74 石墨的種類 石墨是采用焦炭粉和石墨粉 ， 用瀝青作粘結(jié)劑 ， 模壓成 型 ， 置于高溫中焙燒而成 。 根據(jù)所用原料和燒結(jié)溫度與時(shí)間 的不同 ， 可以制成不同物理機(jī)械性能的石墨 。 一種為碳素石 墨 ， 用 M1表示 ， 一種是電化石墨 ， 用 M2表示 （ 材料組分不 一樣 ， M2還需 2400~2800℃ 高溫石墨化處理 ） 。 還有一種是 樹(shù)脂碳石墨：燒結(jié)石墨粉碎后 ， 用樹(shù)脂作粘結(jié)劑 ， 混和后壓 制燒結(jié)而成 （ M3） 。 M1： 質(zhì)硬而脆 ， 導(dǎo)熱系數(shù)低 ， 加工困難 。 M2： 質(zhì)軟 ， 強(qiáng)度低 ， 自潤(rùn)滑性好 。 M3：［ PV］ 值不高，價(jià)格便宜，石化行業(yè)較少采用。 2022/8/26 75 石墨浸漬劑種類 一般浸漬后 ， 成為不透氣制品 ， 對(duì)導(dǎo)熱性無(wú)明顯影響 ， 但強(qiáng)度 、 硬度有很大提高 。 常用浸漬劑有：環(huán)氧樹(shù)脂 （ H） 、 呋喃樹(shù)脂 （ K） 、 酚醛樹(shù)脂 （ F） 、 巴氏合金 （ B） 、 鋁合金 （ L） 、 銅合金 （ P） 、 銻合金 （ D） 、 銀合金 （ G） 。 F： 耐酸性好 H： 耐堿性好 K： 酸堿都耐＜ 200℃ 浸金屬： 耐高溫 2022/8/26 76 金屬碳化物 WC熔點(diǎn)非常高 ， 要制成產(chǎn)品 ， 用普通的冶煉方法行不通 。 通常把它制成粉末 ， 混以熔點(diǎn)較低的金屬（ Co、 Ni等 ） ， 壓制成型 ， 高溫?zé)Y(jié) ， 較低熔點(diǎn)金屬熔化 ，將 WC粘結(jié)成一個(gè)整體 ， 制成硬質(zhì)合金 。 硬質(zhì)合金具有以下優(yōu)良性能： （ 1）硬度高 HRA87～ 94（ 洛氏硬度），耐磨粒磨損，是懸浮顆粒介質(zhì)的理想摩擦副。 附：布氏硬度 HB、 洛氏硬度 HRA(軟 )、 HRB(中 )、 HRC(硬 )、維氏硬度 HV比較 HRC HRA HRB HB HV 20 99 216 230 （ 20～ 65） 70～ （ 60～ 100） 99～ 137 105～ 237 檢測(cè)硬度由大到小 （四）硬質(zhì)合金 WC 2022/8/26 77 （ 2） 抗彎強(qiáng)度高 1400～ 2022N/mm2。 （ 3） 導(dǎo)熱系數(shù)高 ， 線膨脹系數(shù)小 (5 10－ 6/℃ 左右 )， 耐高 溫＞ 600℃ 。 （ 4） 摩擦系數(shù)低 ， 組對(duì)性能好 。 （ 5）較好的耐腐蝕性，牌號(hào)不同，耐腐蝕性不同。 種類 （ 1） Co基硬質(zhì)合金： YG YG YG15， 后面數(shù)字為 Co的 百分含量， Co多，硬度略下降。 Co易氧化，不宜用于酸等 腐蝕性介質(zhì)，但在一般溫度 H2SO4.、 沸點(diǎn)以下 NaOH中可用。 2022/8/26 78 （ 2） 耐蝕硬質(zhì)合金： WC— Ni： WYN8(8%CrNi)， 強(qiáng)度為 WCCo的 7080%， 硬度 小 ~1HRA。 WCNiCr： W7(9%CrNi)， 強(qiáng)度 、 硬度與 WCCo相當(dāng) 。 （ 3） 鋼結(jié)硬質(zhì)合金 TiC— 合金鋼： GT3 R R8， 耐 HNO H2SO 氨水 ， 不耐強(qiáng)堿 、 HCl、 FeCl3液 。 燒結(jié)成形后可進(jìn)行機(jī)械加工，然后再進(jìn)行熱處理，可制 作復(fù)雜零件，硬度稍差 (HRC＜ 60~65)， 比重小，自潤(rùn)滑性好。 2022/8/26 79 SiC是一種新型陶瓷 ， 由于高密度成形技術(shù)的發(fā)展 ， 80年代開(kāi)始 ， 國(guó)外紛紛用它作高 PV值的組對(duì)材料 ， 是到 目前為止發(fā)現(xiàn)的最好的摩擦副材料 ， 具備各種優(yōu)良性能 。 重量輕 ， 為 WC的 1／ 5， 比強(qiáng)度高 ， 摩擦系數(shù)小 ， 硬度略 高于硬質(zhì)合金 ， HRA90~94， 抗輻射性好 ， 具有一定的自 潤(rùn)滑性 ， 組對(duì)性好 ， 化學(xué)穩(wěn)定性 、 耐熱性 、 熱傳導(dǎo)性都 很優(yōu)異 。 在 500℃ 以下 ， 幾乎耐所有的酸和堿 ， 除振動(dòng)沖 擊大 ， 或有顆粒介質(zhì)場(chǎng)合外 ， 幾乎所有的硬質(zhì)合金都可 用它取代 ， 價(jià)格略比 WC便宜 。 缺點(diǎn)：脆性材料，抗機(jī)械沖擊性稍差。 （五） SiC陶瓷 2022/8/26 80 由于制造工藝不同 ， 性能略有差異 ， 目前主要有 4種類型： 反應(yīng)燒結(jié) SiC（ SiC＋ Si組成的致密燒結(jié)物 ） ［（ αSiC粉＋石墨粉＋助熔劑 ） 混和＋有機(jī)粘結(jié)劑 ］ 壓制成型 ， 放入 Si粉坩鍋內(nèi) ， 在真空爐加熱 1600~1800℃ ， 生成 βSiC。 這種 SiC由 αSiC、 βSiC、 游離硅組成 ， 由于游離 Si和孔隙的存在 ， 它不耐強(qiáng)堿和氧化性介質(zhì) 。 優(yōu)點(diǎn)：收縮率小 ， 耐熱沖擊性好 ， 成本低 ， 適于批量生產(chǎn) 。 常壓燒結(jié) SiC 采用超細(xì) SiC粉（粒度在 ~）， 加適當(dāng)?shù)奶砑觿?、粘結(jié)劑壓制成型，然后在 2022~2200℃ 的溫度下燒結(jié)而成。適用于數(shù)量少，規(guī)格品種多的密封環(huán)。致密度高達(dá) 97%以上。 2022/8/26 81 熱壓燒結(jié) SiC 粒度 ≤1μm的 SiC粉 ， 加上適當(dāng)?shù)奶砑觿?， 裝入石墨模具內(nèi) ，在 2022~2100℃ 的熱壓爐內(nèi)加壓 （ 30~50MPa） 制成 。 這是 SiC中化學(xué)穩(wěn)定性最好的一種 。 （ 因?yàn)樵谘趸瘹夥障?， 表面生成了一種 SiO2保護(hù)膜 ， 耐腐蝕性最好 。 ） 質(zhì)密度高達(dá) 97%以上 。 氣相滲透 SiC（ 又叫硅化石墨 ） 以石墨為基體，按最終產(chǎn)品形狀加工好后，導(dǎo)入 Si源，采用化學(xué)氣相沉積法在 1800~2200℃ 的高溫下反應(yīng)生成。，滲透層厚度可達(dá) ， 成 SiC表層，表層還有 10%的石墨，具有氣體不滲透性， C、 Si之間無(wú)明顯的邊界層。這種 SiC既具有碳石墨優(yōu)點(diǎn)，又具有 SiC特性，是一種很有前途的碳基復(fù)合材料。氣相滲透 SiC與常壓燒結(jié) SiC組對(duì)，可用于高速場(chǎng)合，即使處于半干摩擦工況條件下也不易產(chǎn)生卡滯與擦傷。 2022/8/26 82 Al2O3 分為 99瓷 （ 99% Al2O 1%MgO， HRA85~90） 和 95瓷（ %Al2O 2%SiO 3%CaCO 2%Cr2O3， HRA78~82） 。具有很好的耐蝕性 ， 可以經(jīng)受各種酸類 、 堿類 、 鹽類和各種有機(jī)溶劑及強(qiáng)氧化劑腐蝕 。 硬度高 ， 僅次于金剛石和碳化硼 ， 耐磨性好 ， 機(jī)械強(qiáng)度和普通鑄鐵差不多 ， 材料來(lái)源廣泛 ， 制造工藝簡(jiǎn)單 。 缺點(diǎn)：質(zhì)脆 ， 導(dǎo)熱性不好 ， 耐熱沖擊性差 。 （ Al2O3/ Al2O3組對(duì)不行 ， 有產(chǎn)生靜電的危險(xiǎn) 。 ） 這種材料多用于外裝式耐腐蝕性機(jī)械密封中 。 Al2O3金屬陶瓷 在 Al2O3中添加少量金屬元素 Fe、 Cr、 Ni等，以提高導(dǎo)熱率，降低脆性，但硬度和耐蝕性有所下降。主要用于批量較大的汽車?yán)鋮s水泵及潛水泵機(jī)械密封上。 （六） Al2O3 陶瓷及其他陶瓷介紹 2022/8/26 83 Si3N4 耐蝕性很好 ， Si3N4/石墨組對(duì)性很好 ， 而與填充玻纖 PTFE組對(duì)時(shí) Si3N4的磨損大 。 （ 1） 反映燒結(jié) Si3N4 素坯可以機(jī)械加工，能制成形狀復(fù)雜制品，經(jīng)二次氮化后尺寸變化率?。?77。 %），抗沖擊性好，耐腐蝕。強(qiáng)度、硬度是 Si3N4中最低的，（因內(nèi)部有 10~15%封閉氣孔）。較厚的制品不易燒結(jié)，有時(shí)會(huì)有“流硅”現(xiàn)象，僅適合 PV值不高的場(chǎng)合。 （ 2） 熱壓 Si3N4 是 Si3N4中性能最佳的材料，硬度高（ HRA91~92）， 致密性好，接近理論密度 ， 耐磨性、耐蝕性優(yōu)良。但成本高，難以制作形狀復(fù)雜零件。 2022/8/26 84 （ 3） 常壓燒結(jié) Si3N4 性能接近熱壓 Si3N4， 成本高 ， 燒結(jié)時(shí)收縮率大 15~20%， 易引起燒結(jié)變形 。 （ 4） 重?zé)Y(jié) Si3N4 性能接近熱壓 Si3N4， 制造工藝復(fù)雜，成本較反應(yīng)燒結(jié) Si3N4高。 鉻剛玉陶瓷 在 Al2O395瓷坯料中引入 ~2%的 Cr2O3， 經(jīng) 1700~1750℃ 高溫焙燒而成 。 （ 密度 ~， 硬度 HRA84~87） 耐溫度急變性能好。（用 φ48/φ355 6的環(huán)，在