浸渍石墨配对9Cr18密封摩擦副的摩擦特性

针对无压喷油运行工况下机械密封端面磨损严重问题,基于多功能摩擦磨损试验机开展浸呋喃树脂石墨M180K和浸锑石墨M181D配对9Cr18金属环的摩擦磨损试验。探讨操作工况参数轴向载荷和线速度对浸渍石墨摩擦因数和摩擦扭矩两摩擦特性参数的影响,对比研究不同摩擦状态下线速度对两摩擦特性参数的影响,并基于三维形貌仪采集2种浸渍石墨试验前后的表面形貌。结果表明：低黏油润滑工况,一定范围内提高pv值有助于减小浸渍石墨摩擦因数,但轴向载荷的增加提高了摩擦扭矩;而较大轴向载荷时,增加线速度有助于减小摩擦扭矩;相同操作工况和摩擦状态下,浸锑石墨摩擦因数显著小于浸呋喃树脂石墨对应值且表面磨损轻微;相比而言,浸锑石墨的耐磨性更优异,更适用高参工况。     

浸锑石墨摩擦磨损特性研究

为使石墨产品能够应用于高温及重载条件下且能表现出良好的的耐磨性和自润滑性,使用机械加压工艺将熔融锑浸入石墨坯料气孔中制得浸锑石墨复合材料,并对浸渍前后样品的微观结构、摩擦磨损性能进行了研究,评价了浸锑石墨浸渍后磨损量及润滑性能的变化。结果表明,浸锑后磨损量减少96.6%,摩擦因数降低了45%,证明浸锑后石墨材料的摩擦磨损性能有所提高。     

浸渍石墨/38CrMoAlA (喷涂)配对密封摩擦副的干摩擦性能

针对干摩擦机械密封在高速运转工况下密封端面的摩擦磨损而导致密封失效问题,通过试验分析几种典型摩擦副材料组对在干摩擦下的摩擦磨损性能。选择浸锑石墨M106D和浸树脂石墨M106K分别与38CrMoAlA以及喷涂Cr2O3、Al2O3的38CrMoAlA硬环组对,采用Plint摩擦磨损试验机,监测摩擦副在高速干摩擦条件下的摩擦因数,分析轴向载荷及线速度对摩擦因数的影响,通过白光干涉仪观测试验前后端面形貌。结果表明：干摩擦下,喷涂的硬环表面石墨转移附着较少,其更耐磨、磨损程度小,浸锑石墨较浸树脂石墨磨损少;6组配对试验主要磨损形式为磨粒磨损,其中浸锑石墨/喷涂Al2O3的38CrMoAlA摩擦副摩擦因数最小;由于石墨的自润滑性,适当增加转速和轴向载荷均有利于降低端面摩擦因数。     

干摩擦机械密封端面材料配对性能的台架试验研究

为了研究密封端面材料配对对干摩擦机械密封性能的影响,使用自主设计研发的干摩擦机械密封试验系统,选择浸锑石墨、浸树脂石墨,分别与38CrMoAlA(不喷涂)、38CrMoAlA(表面喷涂Cr 2O 3)、40CrNiMoA(表面喷涂Cr 2O 3)3种典型的材料配对进行干摩擦和磨损试验,并对端面温升、磨损率、摩擦功耗和泄漏率等试验结果进行对比分析。结果表明:在干摩擦状态下,对于不同材料配对,摩擦磨损规律显示出了多元性;在6组端面配对中,浸锑石墨与38CrMoAlA(表面喷涂Cr 2O 3)配对性能最佳,浸金属石墨更适用于极端工况,摩擦磨损性能更佳,但浸树脂石墨材料密封性能更好,泄漏率更小;动环表面喷涂材料可有效提高动环表明硬度,优化表面结构,改善动环摩擦磨损性能和密封性能;动环基体材料对配对性能影响不可忽视,导热效果好、线膨胀系数低的材料可降低端面温度。     

耐蚀抗磨型碳-石墨密封材料的性能与应用

本文介绍了M158型碳-石墨密封材料的物理机械性能、化学性能,热性能及与氮化硅、硬质合金等高硬材料时摩时的低磨损率和耐磨性能。从大量现场使用效果来看,M158型碳-石墨密封材料是强腐蚀泵和高参数机械密封中耐蚀抗磨理想的摩擦付材料。     

新书介绍

▲固体材料的摩擦与磨损陈贵耕等译国防工业出版社 15.40元,该书共分九章1.引论;2.固体表面的物理和化学状态;3.界面摩擦力的产生和传输:摩擦的生成;4.材料与表面摩擦力;5.金属的滑动磨损;6.聚合物和复合材料的摩擦与磨损;7.由硬质点和硬质粗粘表面引起的摩擦和磨损:磨料磨损和冲击磨损;8.由化学不稳定性引起的磨损;9.提高滑动表面摩擦学特性的新方法。 ▲膨胀石墨密封材料及其制品赖盛刚编 中国石化出版社1994年5.00元该书共分六章1.概论;2.膨胀石墨;3.膨胀石墨密封材料;4.膨胀石墨材料的机械性能;5.膨胀石墨密封材料在静密封中的应用;6.膨胀石墨密封材料在动密封中的应用。     

密封材料RC合金的摩擦磨损特性

根据实验结果，研究了ＲＣ合金分别与浸锑、浸铝和浸巴氏合金石墨组对的摩擦磨损特性。结果表明，适用于高温工况的ＲＣ合金和浸锑石墨具有良好的摩擦磨损组对性。     

石墨浸锑新材料孔隙逾渗结构与材质性能研究

应用逾渗理论和Olympus光学显微镜对石墨基体和浸锑石墨试件进行了显微组织结构的金相分析，结果表明：形成石墨基体孔隙逾渗结构、优化石墨浸锑二次逾渗制备工艺是提高浸锑石墨密封材料的高温摩擦磨损性能的2个重要环节。     

液化气泵机械密封故障分析及改造

分析了P304液化气泵泄漏的主要原因,采用碳化硅/浸锑石墨摩擦副代替原碳石墨/碳石墨摩擦副和串联机械密封代替原单端面多弹簧机械密封,对该泵摩擦副材质及结构进行了改造。改造后机械密封运行良好,实现了长期运转无泄漏。     

新颖的密封材料——浸铝石墨复合材料

浸铝石墨是七十年代研制成功的材料,它具有许多优良的特性,已被广泛应用。本文主要介绍这种新颖的密封材料—浸铝石墨。几年来的实或证明,该材料完全适应于尿素设备高压液氨泵和甲铵泵作填料函柱塞支承环和隔离环及合成氨、尿素设备的氨水、液氨和甲铵介质中作为机械密封摩擦付和各种轴套材料。     

不同材料配对机械密封的端面摩擦特性试验研究

以硬质合金YG8为动环,分别配对20%石墨填充聚四氟乙烯、碳石墨和SiC环组成3组密封副进行摩擦特性试验,获得32#液压油中3组密封副的工况参数与摩擦因数关系的包络线。试验表明:SiC-YG8组对的磨损量最小,摩擦因数最大;碳石墨-YG8组对的磨损量最大,摩擦因数最小;20%石墨填充四氟-YG8组对具有较小的磨损量和摩擦因数。机械密封端面摩擦特性取决于动静环配对材料和摩擦磨损条件,包括端面载荷、滑动速度及润滑介质性质等因素,利用工况参数与摩擦因数关系的包络线可以判断某一润滑介质条件下机械密封的端面摩擦特性。     

参数化机械密封中静环摩擦副相容性设计方法*

高温、高压、高速等极端工况对机械密封的设计提出了更高的要求,在对高参数机械密封结构、使用工况及受损件分析的基础之上提出静环摩擦副的相容性设计方法。该方法的核心是在设计过程中考虑机械密封静环摩擦副石墨和不锈钢的相容性问题,相容性的判断依据是石墨环所受热应力是否超过其机械强度许用值。建立静环摩擦副的有限元仿真模型,通过实例对静环摩擦副的相容性问题进行了说明。研究结果表明：通过相容性设计可以调整机械密封静环摩擦副石墨环所受的热应力,减少高参数工况下机械密封失效问题的发生。     

航空发动机轴承腔气液两相润滑机械密封性能分析

针对航空发动机轴承腔气液两相环境非接触式机械密封启动过程的磨损问题,提出高压侧具有引流槽、可实现零泄漏的润滑密封端面结构。基于雷诺方程建立润滑膜流场分析模型,求解计算具有动压-润滑组合槽的机械密封性能,并与普通螺旋槽机械密封进行了性能对比,讨论高压侧引入润滑槽对液膜厚度、液膜刚度、泄漏率以及摩擦性能的影响规律,通过高速性能试验及摩擦磨损试验验证计算的准确性和端面的减磨效果。端面结构在低速阶段的接触摩擦试验显示,具有组合槽的密封端面在相同的启停工况下端面摩擦因数可以有效降低50%～75%,高速性能试验结果显示,具有组合槽和仅有动压槽的机械密封在工况范围内均能保持理想的负泄漏率,说明气液两相润滑机械密封能够在工作环境中处于理想的泵送状态,实现了对润滑油的绝对密封效果。外侧深槽与动压浅槽组合的机械密封端面结构可以显著改善端面摩擦磨损状况,可为高速和超高速轴承腔气液两相机械密封端面减磨优化设计提供参考。     

船舶艉轴机械密封试验装置的设计及密封试验

研制了船舶艉轴机械密封试验装置,该装置由动力和密封两大部分组成,能模拟各种工况下船舶艉轴机械密封的工作状况。以合金与青铜材料为密封摩擦副进行了密封性能试验,测试密封端面温度、摩擦因数、泄漏量等主要性能参数。该密封试验装置可用于探讨机械密封工作机制,筛选机械密封材料,评价密封性能,从而提高机械密封工作寿命和可靠性。     

高温抗氧化柔性石墨密封材料的制备和性能研究

柔性石墨作为密封材料广泛应用于石油、汽车、化工、核电等密封领域,但其高温抗氧化性能差大大限制了它的使用范围和应用寿命。本文采用浸渍法制备了高温抗氧化柔性石墨密封材料,系统研究了制备工艺等对其密度、抗拉强度、热失重、压缩回弹性能及密封性能的影响,结果表明所制备的高温抗氧化柔性石墨密封材料具有较好的高温抗氧化性能,同时具有较好的压缩回弹性能和优异的密封性能,可以广泛应用于高温氧化场合。     

浸渍磷酸盐石墨与9Cr18Mo不锈钢配副的摩擦磨损性能研究

针对航空发动机石墨密封常用的摩擦副浸渍磷酸盐石墨(M234Ao)和9Cr18Mo不锈钢材料,在UMT-TriboLab试验机上进行球-盘、销-盘接触摩擦试验,研究其低速轻载、高速重载工况以及干摩擦、油润滑下的摩擦磨损性能,利用接触式形貌仪、金相显微镜等对摩擦副表面进行观察分析,并分析其磨损机制。结果表明：在油润滑及面-面接触下的摩擦因数和磨损率明显低于干摩擦和点-面接触下;添加油介质可以降低界面摩擦剧烈程度,抑制金属氧化以及降低摩擦因数,特别是在高速重载工况下;M234Ao和9Cr18Mo配副间的磨损机制以磨粒磨损和黏着磨损为主,伴随有犁沟、微裂纹及擦伤现象。     

成品油管道主输泵新型高压密封开发

借助有限元分析软件,建立模型对密封件在高压情况下的变形、受力和磨损情况进行分析,得到对机械密封端面造成磨损的因素有:材料的性能、表面硬度、载荷、滑动速度、表面温度、表面粗糙度、表面粘附物及润滑情况等。其中载荷、滑动速度和润滑情况由应用工况决定无法改变,因而从密封设计上进行改进。主要从以下两个方面改进,一是提高材料强度,选用抗压强度为320 MPa浸金属石墨做动环材料;二是优化零件细微结构,例如增加环体厚度、圆滑处理棱角以减小应力集中等。最后通过柴油和水密封实验验证得到,优化后的密封端面磨损得到明显改善,运行状态良好且无明显可见泄漏。     

纳米颗粒增强铜基摩擦材料的摩擦学性能

基于粉末冶金法分别制备了纳米氮化铝和纳米石墨增强铜基摩擦材料,研究了纳米颗粒对铜基摩擦材料的摩擦磨损和耐热性能的影响规律.采用扫描电子显微镜(SEM)分析了材料的微观结构和磨损形貌,并利用惯性摩擦磨损试验机考核其摩擦学性能.实验结果表明:与未添加纳米颗粒的摩擦材料相比,添加纳米氮化铝和纳米石墨的摩擦材料的摩擦因数高而稳定,且随接合次数增加无明显衰退现象;耐磨性能分别提高了25％和11％;耐热性能分别提高了18％和25％.未添加纳米颗粒的摩擦材料的磨损机制主要为犁沟式磨料磨损,纳米氮化铝和纳米石墨能减少摩擦材料的磨料磨损,从而增强了摩擦材料的耐磨性.实验结果显示,纳米氮化铝和纳米石墨可显著提高铜基摩擦材料的摩擦学性能.     

浸铝硅石墨复合材料氧化及滑动磨损性能研究

为研究浸铝硅石墨材料在高温下动态密封性能,采用环块式磨损试验机考察浸铝硅石墨材料在高温下的抗氧化性能及室温下的干滑动磨损性能,通过光学及电子显微镜、X射线衍射表征浸铝硅石墨氧化表面及磨损表面形貌及组成,探讨浸铝硅石墨的氧化及磨损机制。结果表明, 与石墨材料相比,浸铝硅石墨在300~500 ℃范围内具有较好的抗氧化能力;由于铝的浸渗,提高了基体材料的强度及承载能力,而其中的石墨在磨损过程中可在磨损表面形成一层摩擦层,因而显著提高了材料的抗磨性能。     

N2O4环境下液体火箭发动机涡轮泵机械密封浸渍石墨的磨损机理研究

针对液体火箭发动机涡轮泵机械密封浸渍石墨在N_2O_4环境下磨损量较大的现象,以宏观试验与微观检测相结合的方法探索其产生的机理。对机械密封石墨的磨损表面进行了电镜观测,根据磨损形貌对正常磨损区与异常磨损区进行了区分,并对异常磨损的诱因进行了假设。提出了石墨表面的树脂腐蚀模型与孔隙气蚀模型,设置了包含静态腐蚀及动态磨损的试验流程以验证树脂腐蚀和孔隙气蚀的作用结果,分别在水及N_2O_4环境下进行试验,并通过扫描电镜及红外光谱分析等手段观测了试验前后石墨表面的微观组织变化,介质试验后气孔平均直径为33μm,为试验前的2倍。研究结果表明:N_2O_4环境并不会造成石墨浸渍物酚醛树脂的腐蚀,造成石墨磨损量较大的诱因是气相N_2O_4在石墨表面孔隙内部破裂导致的气蚀,气蚀后石墨的磨损可达数十微米量级。针对减少浸渍石墨的气蚀,给出了3项制备工艺的改进措施。本文的研究成果也可为其他高速旋转机械的机械密封石墨磨损研究及选材提供参考。