Графит антифрикционный обожженный

Графит антифрикционный обожженный (марка АО) — углеграфитовый конструкционный материал, предназначенный для работы в узлах трения без смазки. От графитированного аналога (марка АГ) он отличается тем, что проходит только обжиг при 800–1200 °C и не подвергается высокотемпературной графитации. Благодаря этому материал сохраняет мелкозернистую плотную структуру и достаточную механическую прочность для применения в подшипниках скольжения, уплотнениях, втулках и других деталях, работающих в условиях сухого и полусухого трения.

Классификация антифрикционных углеграфитовых материалов

Антифрикционные углеграфитовые материалы делятся на два основных класса в зависимости от финальной термообработки:

Класс	Расшифровка	Финальная обработка	Рабочая температура на воздухе	Рабочая температура в нейтральной / восстановительной среде
АО	Антифрикционный обожженный	Обжиг (800–1200 °C)	250–300 °C	до 1500 °C
АГ	Антифрикционный графитированный	Графитация (2400–3000 °C)	300–450 °C	до 2500 °C

Данные по допустимым рабочим температурам приводятся по справочной литературе и отраслевой документации. Обе группы материалов производятся на основе непрокалённого нефтяного кокса и каменноугольного пека с добавкой природного графита.

Марки обожженного антифрикционного графита АО

Номенклатура обожженных антифрикционных материалов включает несколько групп: базовые (непропитанные) марки АО и модифицированные, пропитанные металлами или полимерами. Кроме того, к антифрикционным углеграфитам относятся специальные материалы — Нигран и Химанит, каждый со своими особенностями.

Базовые марки АО (непропитанные)

Базовые марки (АО-600, АО-1500, АО-2500) представляют собой обожжённый углеграфит без металлической или полимерной пропитки. Цифры в обозначении — это номера марок внутри класса АО. Все они эксплуатируются при температурах до 250–300 °C в окислительной среде (на воздухе). В восстановительных и нейтральных средах (вакуум, инертные газы) допустимая рабочая температура значительно выше — до 1500 °C.

Базовые марки АО обладают остаточной пористостью, поэтому не являются газоплотными. Их применяют в узлах, где герметичность не критична, но требуются низкий коэффициент трения и способность к самосмазыванию.

Марки АО, пропитанные металлами

Для обеспечения газо- и жидкостной непроницаемости поры обожжённого графита заполняют расплавленными металлами или сплавами. Наиболее распространённые модификации:

Марка	Пропитка	Особенности
АО-1500Б83	Баббит Б83	Повышенная непроницаемость, работа в контакте с жидкими средами
АО-1500СО5	Сплав свинца и олова	Газоплотность, сухое и полусухое трение в химически активных средах

Пропитка металлами решает проблему остаточной пористости, однако ограничивает верхний температурный предел эксплуатации температурой плавления пропиточного компонента. Для марок, пропитанных баббитом или свинцово-оловянным сплавом, рабочая температура в любых средах, как правило, не превышает 300 °C.

Углеграфит Нигран — материал повышенной прочности

Нигран — группа антифрикционных углеграфитов, выпускаемых в нескольких модификациях (Нигран, Нигран-В, Нигран-Х, Нигран-ВХ). Материалы этой группы отличаются повышенными прочностными характеристиками по сравнению с базовыми марками АО и АГ. Области применения Нигранов — уплотнения масляных систем компрессоров, торцовые уплотнения насосов в химической и нефтехимической промышленности.

Справочные данные по основным модификациям Нигран (по данным производителя):

Модификация	Плотность, г/см³	Предел прочности при сжатии, МПа	Допустимая рабочая температура, °C	Удельное электросопротивление, мкОм·м, не более
Нигран	1,65	85	300	32
Нигран-В	1,80	130	300	32
Нигран-Х	1,74	150	300	32
Нигран-ВХ	—	≥200	300	—

Нигран-ВХ — наиболее прочная модификация с пределом прочности при сжатии от 200 МПа и отличной газоплотностью (коэффициент газопроницаемости 1,5×10⁻⁵ см²/с). Эти свойства позволяют использовать его в ответственных уплотнениях, работающих под давлением.

Углеграфит Химанит — материал для агрессивных сред

Химанит (Химанит-Т) — антифрикционный углеграфитовый материал, разработанный для эксплуатации в особо агрессивных химических средах. Диапазон рабочих температур — от −200 до +300 °C. Материал применяется в узлах трения с контртелами из сталей, твёрдых сплавов и силицированного графита.

Химанит обладает повышенной герметичностью (выдерживает давление до 40 МПа) и химической стойкостью в концентрированных азотной и серной кислотах, жидком аммиаке, хлорвиниле, пожароопасных и токсичных средах. Основная область применения — уплотнительные элементы насосов и арматуры в химической и нефтехимической промышленности.

Физико-механические свойства графита АО

Свойства антифрикционного обожжённого графита определяются его структурой — мелкозернистым углеродным каркасом с распределённой пористостью. Основные характеристики, на которые ориентируются при выборе материала для конкретного узла трения:

Параметр	Значение для непропитанных марок АО	Значение для пропитанных марок (АО-1500Б83, АО-1500СО5)
Плотность	1,5–1,7 г/см³	2,0–2,3 г/см³
Рабочая температура на воздухе	250–300 °C	до 300 °C (ограничена пропиткой)
Рабочая температура в инертной среде	до 1500 °C	ограничена точкой плавления пропитки
Газопроницаемость	Проницаемый	Газоплотный

Пропитка металлами повышает плотность и делает материал непроницаемым для газов и жидкостей. Однако она одновременно ограничивает верхний температурный предел: при нагреве выше точки плавления пропиточного сплава материал теряет целостность.

Эксплуатационные характеристики и условия работы

Температурные пределы антифрикционного графита

Ключевой фактор при подборе марки — рабочая среда. На воздухе углеграфит окисляется при относительно низких температурах (начиная от 350–400 °C активное окисление), поэтому практический предел для АО в окислительной среде составляет 250–300 °C. В вакууме или среде инертных газов (азот, аргон) обожжённый графит сохраняет работоспособность при значительно более высоких температурах, поскольку окисление исключено.

Антифрикционные свойства графита ухудшаются в вакууме и в среде осушенных газов (водорода, азота, аргона). Это объясняется тем, что адсорбированная влага и газы участвуют в формировании смазочной плёнки на поверхности трения. При работе полностью погруженных в жидкость деталей антифрикционные свойства, наоборот, улучшаются.

Допустимые нагрузки и скорости скольжения

Рабочие параметры зависят от конкретной марки и условий эксплуатации. Ориентировочные значения для графитированных антифрикционных материалов (по справочным данным производителей):

Параметр	Непропитанные марки	Пропитанные марки (Б83, СО5)
Предельно допустимое удельное давление	10–15 кгс/см²	20–25 кгс/см²
Предельно допустимая скорость скольжения	до 25 м/с	до 25 м/с
Износ за 100 ч (сухое трение, комнатная температура)	не более 50 мкм	не более 30–50 мкм
Рекомендуемый материал контртела	Стали всех марок, хромовое покрытие	Чугун, сталь, хромовое покрытие

Указанные значения получены при испытаниях в условиях сухого трения на воздухе при комнатной температуре и спокойной (плавно меняющейся) нагрузке. При ударных и вибрационных нагрузках допустимые параметры снижаются.

Химическая стойкость обожжённого графита

Углеродные антифрикционные материалы обладают высокой химической стойкостью. Они инертны практически во всех кислотах (вплоть до температуры кипения), в растворах солей, во всех органических растворителях. Ограниченную стойкость графит проявляет в концентрированных растворах едких щелочей и в сильных окислителях.

Эта особенность делает антифрикционные графиты незаменимыми в химической и нефтехимической промышленности, где металлические подшипники и уплотнения быстро корродируют.

Изделия из антифрикционного обожженного графита

Из материалов марки АО и родственных углеграфитов производят широкую номенклатуру деталей для узлов трения и уплотнений. Все изделия изготавливаются механической обработкой из заготовок (блоков, цилиндров, стержней) — как по стандартным размерам, так и по чертежам заказчика.

Подшипники скольжения и графитовые втулки

Подшипники скольжения и втулки — одно из основных применений антифрикционного графита. Графитовые подшипники работают без смазки при высоких температурах и в химически агрессивных средах, где металлические подшипники со смазкой неработоспособны. Особенно востребованы в пищевой и текстильной промышленности, где применение смазочных масел недопустимо по технологическим причинам.

Типичные области использования: подшипники скольжения для газовых счетчиков, вкладыши подшипников центробежных насосов (среда — жидкие газы, бензин, керосин, дизтопливо, мазут), направляющие втулки оборудования.

Уплотнительные кольца и торцовые уплотнения

Уплотнительные графитовые кольца и торцовые уплотнения обеспечивают герметичность вращающихся валов насосов, компрессоров, турбодетандеров. Для газоплотных уплотнений применяют пропитанные марки (АО-1500Б83, АО-1500СО5) или углеграфиты типа Нигран-ВХ и Химанит, обладающие низкой газопроницаемостью.

Примеры: уплотнительные кольца для валов турбодетандерных агрегатов (рабочая среда — азот), торцовые уплотнительные кольца центробежных насосов, уплотнительные кольца гидронасосов (среда — масло), радиально-торцовые уплотнения авиадвигателей.

Лопатки, пластины и прочие детали

Антифрикционные пластины применяются в пластинчато-роторных вакуумных насосах и компрессорах. Из обожжённого графита также изготавливают штоки, пробки, шестерни, электроды и другие детали, работающие в условиях трения, повышенных температур или агрессивных сред.

Области промышленного применения

Антифрикционные обожжённые графиты используются в различных отраслях:

• Химическая и нефтехимическая промышленность — уплотнения насосов и арматуры, работающих с кислотами, щелочами, углеводородами. Материалы Нигран и Химанит наиболее востребованы в этих условиях благодаря химической стойкости и герметичности.
• Машиностроение — подшипники скольжения, уплотнительные кольца компрессоров, вкладыши, лопатки вакуумных насосов.
• Металлургия — детали оборудования, работающего при повышенных температурах в бескислородных средах.
• Энергетика — уплотнения турбинного оборудования, подшипники в системах с жидкими теплоносителями.
• Пищевая и текстильная промышленность — узлы трения, где использование масляных смазок недопустимо по санитарным или технологическим нормам.

Формы поставки антифрикционного графита АО

Антифрикционный обожжённый графит поставляется в виде:

• цилиндрических заготовок (стержней, втулок) различных диаметров;
• прямоугольных блоков и пластин;
• готовых изделий по стандартным типоразмерам (кольца, втулки, подшипники, лопатки);
• изделий по индивидуальным чертежам заказчика.

Конкретные размеры заготовок и номенклатура готовых изделий определяются при оформлении заказа. Поставка осуществляется по всей территории России.