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金刚石轴承的特性
金刚石轴承的全称为聚晶金刚石(Polycrystalline Diamond, PCD) 轴承,简称为PCD轴承,在金刚石轴承中,因为镶嵌的是聚晶金刚石复合片(Polycrystalline Diamond Compact ,PDC),所以亦有人将其称为PDC轴承。无论是PCD轴承还是PDC轴承,说的都是同样的金刚石轴承。它在运行过程中,一对摩擦副上安装的各个金刚石复合片的成形界面作为正负摩擦要素,做相对旋转运动,就实现了普通滑动轴承的作用。PCD轴承中的金刚石复合片采用精选金刚石粉末和碳化钨复合体在高温高压下烧结而成,既具有金刚石的高硬度、高耐磨性、高导热性、抗腐蚀性、又具有硬质合金的强度与抗冲击韧性。
PCD轴承采用金刚石复合片镶嵌式焊接工艺成形,然后使用电火花磨削工艺达到所要求的精度。经过精心设计制造出来的PCD轴承具有较高的耐研磨能力和耐腐蚀能力,可以在恶劣的工况下工作。可以在高温(目前最高温度233℃)下进行作业,能够承受较大的工作载荷,可以在各种速度和负载下有效运行。而且在使用过程中,无需专门对其保障润滑。PCD轴承相比传统的碳化钨或其他硬质合金轴承(TC轴承)寿命长6至10倍。
金刚石轴承广泛应用于石油钻探、涡轮机、风力发电、化工、污水处理等领域中,特别适用于高温、含有腐蚀性化学物质、含有大量研磨性高的固相颗粒等恶劣工况条件。
“沧海横流,方显英雄本色”,环境愈是恶劣,金刚石轴承愈有用武之地,PCD轴承堪称“轴承中的金刚钻”。
金刚石轴承的特点
PCD轴承的重要组成材料是聚晶金刚石复合片(PDC),金刚石是至今为止世界上硬度最高的材料,PCD轴承具有以下特点:
■ 高导热性:PCD材质具有高导热性,可以降低导致轴承退化的局部极限温度,可以避免在轴承启动或停机的过程中产生的高热量对轴承材料造成的损伤。
■ 耐高温:PCD轴承可以在高温(目前最高温度233℃)下进行作业。
■ 高耐磨:PCD材质具有极低的摩擦系数(摩擦系数在0.01到0.03之间),PCD轴承的摩擦副是金刚石面对金刚石面,具有超强的的耐磨性,能够出色地抵御润滑和工艺流体研磨颗粒的磨损,可以减少热量的产生以及降低功率的损耗。
■ 高断裂韧性。具有出色断裂韧性的轴承材料能够降低冲击负荷导致损坏的可能性。
■ 高耐腐蚀性:可以不受应用环境中腐蚀性物质的影响,例如,可以不受钻井中存在的天然的或者泥浆里的化学物质的影响。
■ 高负载:可在相当宽的速度和负载范围下有效运行。例如:在某些石油和天然气钻探中,金刚石轴承可以在高达60000磅的负载下运行100-6000转/分钟。
■ 长寿命:由于金刚石表面坚硬、耐磨,可延长轴承寿命,使用寿命是碳化钨轴承或其它的硬质合金轴承(TC轴承)6倍以上。
■ 简化性:PCD轴承在使用过程中,无需专门对其保障润滑,由于不需要密封件和独立润滑系统,可以简化设备和组件。