四氟衬套简介

四氟衬套，通常指 聚四氟乙烯（PTFE）衬套 或 以PTFE为主要材料的滑动轴承。它是一种安装在机械座孔中，用于支撑旋转或滑动轴的核心部件。与传统金属轴承不同，PTFE衬套利用其自身卓越的自润滑性和低摩擦特性来实现运动部件的顺畅运转，无需或仅需极少的外部润滑，因此也被称为 “自润滑轴承” 或 “干式轴承”。

核心特性与优势

四氟衬套的性能核心源于聚四氟乙烯（PTFE）材料，并常通过添加填充剂进行增强。

1.  极低的摩擦系数

       PTFE是已知固体材料中摩擦系数最低的之一（动态摩擦系数约0.04-0.1）。这使得PTFE衬套启动阻力小，运行平稳，能耗低。

2.  卓越的自润滑性（无油润滑）

      这是其最关键的特性。PTFE材料会在摩擦过程中在摩擦副表面形成一层极薄的转移膜，从而实现“PTFE对PTFE”的润滑，彻底摆脱了对油脂或润滑油的依赖。适用于无法加油或严禁油污的场合。

3.  优异的耐化学腐蚀性

      与生料带一样，PTFE衬套几乎耐所有强酸、强碱、溶剂和氧化剂，能在恶劣的化学环境中稳定工作。

4.  宽广的适用温度范围

     通常可在 -180°C 至 +260°C 的温度范围内保持性能，短时可承受更高温度。

5.  良好的抗粘性和耐老化性

       表面不粘，不易与轴粘附。且耐候性极佳，不老化，使用寿命长。

6.  电绝缘性

       具有良好的绝缘性能，可用于需要绝缘的场合。

常见填充改性与提升的性能

纯PTFE较软、易磨损、易蠕变。因此，实际工业中常添加填充物来改善其性能：

   玻璃纤维（GF）： 提高耐磨性和抗压强度。

   石墨（Gr）： 进一步提高自润滑性和导热性。

   碳纤维（CF）： 显著提高耐磨性、抗压强度和导热性，降低热膨胀。

   青铜（Bronze）： 大幅提高导热性、抗压强度和抗蠕变性，弥补PTFE的最大弱点。

   二硫化钼（MoS₂）： 增强润滑性，特别是在高负载下。

   聚酰亚胺（PI）： 提高耐高温性和机械强度。

主要应用领域

四氟衬套的“无油自润滑”特性使其在以下领域不可替代：

食品饮料机械：灌装机、包装机、输送设备等需要避免润滑油污染产品的场合。

化工纺织机械：泵、阀、搅拌器、纺织染整设备等接触化学介质或需要耐腐蚀的场合。

汽车工业： 底盘连接件、悬挂系统、离合器轴承、万向节等无需维护或难以加油的部位。

办公设备与家电： 复印机、打印机、洗衣机等需要安静、无油运行的部件。

航空航天： 对重量、可靠性和免维护要求极高的部位。

医疗设备： 医疗仪器、诊断设备等需要清洁、无污染的运行环境。

水处理与船舶： 水下部件、闸门等易腐蚀或不易维护的场合。

用方法与注意事项

安装： 通常采用压入配合的方式安装到经过精密加工的座孔中，确保衬套与座孔紧密贴合，防止在运行中转动或蠕动。

配合轴： 对配合轴的硬度、表面粗糙度和公差有较高要求。轴表面通常需要淬硬（HRC 45以上）并磨光，以降低磨损。

间隙： 需要根据负载、速度和温度计算并预留适当的配合间隙。

清洁：安装前需确保轴、座孔和衬套本身清洁无污物。

禁用场景： 不适用于极高转速或极高持续负载（除非使用特殊填充配方）的应用场景。在这些情况下，可能需要考虑其他类型的轴承。

常见类型与参数对比

四氟衬套常见类型与特点

类型	主要材料构成	核心特点	典型应用
纯PTFE衬套	100% 聚四氟乙烯	化学性能最好，摩擦系数最低，但易磨损和蠕变	轻载、低速、强腐蚀环境的密封与支撑
PTFE + 青铜	PTFE + 青铜粉 + 铅粉	承载能力极高，导热性好，抗蠕变，适用于高负载	重型机械、汽车悬挂、建筑桥梁支座
PTFE + 玻璃纤维	PTFE + 玻璃纤维	耐磨性好，抗压强度较高，成本效益好	化工泵阀、一般工业机械、中等负载场合
PTFE + 碳纤维	PTFE + 碳纤维	耐磨性极佳，机械强度高，导热性好	高速应用、高耐磨要求场合、航空航天
PTFE + 石墨	PTFE + 石墨	自润滑性更好，耐高温性有所提升	高温环境下的密封与轴承

性能参数表

特性	测试标准	单位	典型值范围	备注
密度	ASTM D792	g/cm³	2.8 - 3.5 (因配方而异)	纯PTFE约为2.2
最大静承载	-	MPa (N/mm²)	100 - 250+	青铜填充型最高
最大PV值	-	MPa·m/s	0.4 - 1.2 (干态)	衡量摩擦功的极限值
摩擦系数 (干态)	ASTM D1894	-	0.04 - 0.15	与轴材质、表面光洁度、负载有关
磨损系数 (K）	-	mm³/(N·m·10⁶)	10 - 40	值越低越耐磨
使用温度	-	°C	-180 to +260	短时可达280°C
线膨胀系数	ASTM E831	10⁻⁵/K	5 - 12	约为钢的5-10倍，设计时需考虑热间隙
导热系数	ASTM C177	W/m·K	0.4 - 1.5	填充后显著改善，纯PTFE仅0.25

 

四氟衬套是一种以其 “自润滑、耐腐蚀、低摩擦” 三大核心特性解决特殊工况下轴承问题的关键零部件。它通过材料技术的创新（添加各种填充物），在保留PTFE优点的同时，极大改善了其机械性能弱点，从而在众多无法使用传统油脂润滑的尖端和工业领域发挥着不可替代的作用。选型时需综合考虑负载、速度、温度、介质和环境要求来选择最合适的材料配方。