1. 什么是碳墨轴承

碳墨轴承是嘉兴固润生产的一种自润滑型滑动轴承，核心结构是以高强度黄铜或青铜合金为基体，在其工作面或内部孔洞中均匀嵌入石墨颗粒作为固体润滑剂。它兼具金属的高承载能力和石墨的低摩擦特性，能够在无油或少油的工况下实现长期润滑和减磨。在行业中，碳墨轴承也常被称作无油导套、自润滑铜套或铜合金衬套。

2. 结构与材料

基体材料：常用高力ZCuZn25Al6Fe3Mn4黄铜或锡青铜、铝青铜等高强度铜合金，具备良好的机械强度、耐腐蚀性和加工性能。

石墨分布：在基体表面或内部预制的孔穴中填充石墨粉末，石墨占工作面20%~30%的面积，形成均匀的润滑层。

形状形式：根据使用场合可制成直筒、法兰套、剖式、外球面、内球面等多种结构，满足轴向、径向或复合受力需求。

3. 工作原理

碳墨轴承的自润滑原理源于石墨的层状结构和弱范德华力。当轴在铜套内滑动时，摩擦产生的微热和微小磨损会使石墨颗粒从孔穴中逐渐释放。释放的石墨在轴与铜套之间形成一层薄而均匀的固体润滑膜，显著降低摩擦系数，防止金属直接接触导致的粘着磨损。这一过程可以概括为“边磨边润滑”，即在磨损的同时实现润滑，保护轴不受直接磨损，延长整体寿命。

4. 性能特点

免维护：无需外加润滑油，适用于难以补油或不便维护的场合。

高承载：金属基体提供强大的承载能力，能够承受高径向载荷。

耐高温：石墨在高温下仍保持润滑性能，适用于300 °C以上的高温工况。

耐腐蚀：铜合金本身具备良好的耐腐蚀性，配合石墨的化学惰性，可在潮湿或粉尘环境中长期使用。

抗冲击：金属基体的韧性使其能够抵御冲击载荷，适合往复或摆动运动的设备。

5. 选型与设计要点

载荷与转速：根据轴的径向载荷和转速选取合适的基体合金和石墨含量；高载荷场合倾向使用高强度黄铜或铝青铜基体。

工作温度：若工作温度超过300 °C，建议选用耐高温铜合金并提高石墨比例，以保证润滑膜的稳定性。

尺寸配合：铜套内径与轴径的配合间隙根据不同的配合精度要求有不同的范围，确保足够的接触压力以激活石墨润滑。具体可咨询嘉兴固润。

结构形式：轴向受力为主时可选用剖式或法兰边结构；径向受力为主则采用直筒或球面结构。

6. 制造工艺

熔炼与铸造：先将铜合金熔炼后进行精密铸造，形成基本套筒形状。

孔穴加工：在铜套工作面或内部预先加工出均匀分布的孔穴，孔穴占比为摩擦面面积的25~30%。

石墨填充：将石墨柱通过压入方式填入孔穴，使石墨牢固嵌入基体。

机械加工：通过车削或磨削加工将碳墨轴承加工到要求尺寸。

7. 安装与使用

清洁：安装前必须彻底除油、除锈，确保铜套与轴的接触面光洁。

定位：使用专用夹具或螺栓将铜套固定在基座或支撑结构上，保持同心度误差在要求范围以内。

运行启动：启动时采用低速低负荷运行几分钟，让石墨颗粒逐步转移并形成润滑膜后再逐步提升转速和载荷。

8. 维护与检修

检查磨损：定期检查铜套外观和内径磨损情况，若磨损超过设计容差（一般为原厚度的30%）则需更换。

清理沉积：在粉尘或金属屑较多的环境中，需定期清理铜套表面的沉积物，以免影响石墨释放。

更换周期：依据使用工况（载荷、温度、运行时间）制定更换计划，常见的更换间隔为2~5 年。

9. 典型应用领域

冶金设备：连铸机、轧钢机的高温滑动部件，能够在高温、粉尘环境中保持润滑。

轨道交通：列车支架系统中的轴承连接件，提供免维护的可靠支撑。

工程与矿山机械：长期运转、负载高、粉尘多的挖掘机、破碎机等。

船舶与海洋机械：耐腐蚀、免维护的关键部件，适用于盐雾环境。

风力与气轮机：高温高速工况下的自润滑部件，提升设备可靠性。

10. 优势与局限

优势

免油、免维护，降低运行成本。

兼具高承载和耐高温特性，适用于极端工况。

结构简单，易于更换和现场安装。

局限

对于高速、轻载的精密轴承，碳墨轴承的摩擦系数仍高于专用陶瓷或高分子润滑材料。

在极低温环境（< ‑30 °C）石墨的润滑性能会下降，需要额外加热或改用其他固体润滑剂。

石墨的含量和分布必须严格控制，制造工艺复杂，成本略高于普通铜套。

11. 发展趋势

随着高温高负载装备对免维护性的需求提升，碳墨轴承的材料配方正向高强度铜合金、纳米石墨或石墨烯复合方向发展，以进一步提升承载能力和润滑性能。与此同时，增材制造（3D 打印）技术正被探索用于实现更复杂的孔穴结构和梯度石墨分布，提升整体性能并降低加工成本。

总结

碳墨轴承是一种兼具金属强度与固体润滑特性的自润滑轴承，能够在无油或少油的高温、高载、低速工况下提供可靠的支撑和减磨功能。通过合理的材料选型、精确的结构设计和严格的制造工艺，嘉兴固润生产的碳墨轴承已在冶金、轨道交通、工程机械、船舶及风电等领域得到广泛应用。了解其工作原理、性能特点以及选型设计要点，可帮助工程师在实际项目中正确选用、安装和维护，从而实现设备的高效、长寿命运行。