Графитовые втулки: материалы, характеристики и области применения

Графитовая втулка — деталь цилиндрической или конусной формы с осевым отверстием, предназначенная для работы в узлах трения. Втулки из графита применяются в подшипниках скольжения, торцевых уплотнениях насосов, компрессорах и другом оборудовании, где требуется работа без смазки или в агрессивных средах.

Особенности графитовых материалов для втулок

Графит как конструкционный материал обладает рядом свойств, определяющих его применение в узлах трения: низкий коэффициент трения (0,04–0,12 по стали), способность к самосмазыванию за счёт слоистой структуры кристаллической решётки, химическая стойкость к большинству кислот и щелочей, работоспособность в широком диапазоне температур. При приработке графитовой детали по металлу на поверхности контртела образуется тонкая графитовая плёнка, обеспечивающая стабильный режим скольжения.

Для изготовления втулок используют несколько типов графитовых материалов, различающихся составом, способом производства и эксплуатационными характеристиками. Выбор материала определяется условиями работы: температурой, давлением, скоростью скольжения, типом рабочей среды и требованиями к износостойкости.

Виды графита для изготовления втулок

Антифрикционный графит марок АГ и АО

Антифрикционный графит — основной материал для производства втулок, работающих в узлах трения без смазки. Различают две базовые марки: АО (антифрикционный обожжённый) и АГ (антифрикционный графит). Материал марки АГ проходит дополнительную высокотемпературную обработку — графитизацию при 2400–3000°С, что повышает его износостойкость и расширяет область применения.

Для придания втулкам дополнительных свойств графит пропитывают металлами. Наиболее распространённые марки:

• АГ-1500 — базовый графитированный материал для узлов трения при спокойной или плавно меняющейся нагрузке;
• АГ-1500-Б83 — пропитан баббитом Б83, допустимое удельное давление 15–20 кгс/см², скорость скольжения до 20 м/с, рабочая температура до 230°С;
• АГ-1500-СО5 — пропитан сплавом свинца с оловом, скорость скольжения до 25 м/с, рабочая температура до 300°С.

Металлографиты не рекомендуется использовать для работы по цветным металлам и их сплавам. Оптимальный материал контртела — чугун, стали различных марок, хромовые покрытия.

Силицированный графит

Силицированный графит — композиционный материал, получаемый пропиткой пористого графита расплавленным кремнием при температуре выше 1600°С. В результате химической реакции образуется трёхкомпонентная структура: карбид кремния, свободный углерод и непрореагировавший кремний. Плотность силицированного графита составляет 2,1–2,8 г/см³.

Втулки из силицированного графита применяют в наиболее тяжёлых условиях эксплуатации: при работе в агрессивных жидкостях (минеральные кислоты, щёлочи), в средах с абразивными частицами, при повышенных температурах до 400–500°С. Удельное давление — до 15 МПа, скорость скольжения — до 200 м/с для марки СГ-П.

Прессованный графит

Прессованный графит изготавливают методом изостатического или одноосного прессования графитовой шихты с последующим обжигом и графитизацией. Материал характеризуется изотропностью свойств, однородной структурой и возможностью получения заготовок сложной формы. Плотность — 1,7–1,9 г/см³, пористость — 10–20%. Применяется для втулок, работающих при умеренных нагрузках в инертных и восстановительных средах при температурах до 2500°С.

Области применения графитовых втулок

Графитовые втулки используются в оборудовании различных отраслей промышленности.

Нефтехимия и нефтепереработка — втулки подшипников скольжения и торцевые уплотнения насосов для перекачки нефтепродуктов, бензина, керосина, дизельного топлива, сжиженных газов. Графит химически инертен к углеводородам и работает в условиях, где применение масляной смазки невозможно или нежелательно.

Химическая промышленность — втулки в насосах, реакторах, сепараторах, работающих с агрессивными средами (серная, соляная, азотная кислоты, щёлочи). Силицированный графит устойчив к большинству кислот, кроме плавиковой.

Металлургия — подшипники скольжения рольгангов, транспортёров, механизмов печного оборудования. Графит работоспособен при высоких температурах в восстановительных и инертных атмосферах.

Пищевая промышленность — втулки в оборудовании, где контакт со смазочными материалами недопустим: гомогенизаторы, молочные насосы, конвейеры. Используется пищевой графит, не оставляющий загрязнений на продукции.

Энергетика — уплотнительные втулки турбодетандерных агрегатов, компрессоров, вакуумных насосов. Графит применяется в средах с азотом, инертными газами, в вакууме.

Текстильная промышленность — втулки в машинах красильно-отделочных производств, сушильном оборудовании, где использование смазок исключено из-за контакта с тканями.

Эксплуатационные характеристики графитовых втулок

Технические параметры графитовых втулок зависят от марки материала и условий эксплуатации:

При эксплуатации графитовых втулок важно соблюдать требования к монтажу: обеспечить точное сопряжение трущихся поверхностей, исключить перекос, выдержать увеличенные (на 15–30% по сравнению с бронзой) монтажные зазоры. Приработка выполняется на холостом ходу с постепенным повышением нагрузки.

Формы поставки

Компания RusskijMetall.ru поставляет графитовые втулки в следующих вариантах:

• готовые изделия стандартных типоразмеров;
• заготовки (круги, втулки, диски) для последующей механической обработки;
• изготовление по чертежам заказчика.

Материалы для втулок: антифрикционный графит марок АГ-1500, АГ-1500-Б83, АГ-1500-СО5, силицированный графит СГ-М, СГ-П, СГ-Т, прессованный графит различных марок. Условия поставки, сроки изготовления и стоимость — по запросу.