10.3.1石墨零件设计时应注意的问题
碳石墨制品具有良好的机械加工性能，可加工成任何形状的制品。
然而，简单地用相同形状和尺寸的石墨零件替换金属零件在很多情况下并不能保证机械零件的可靠性和性能。 因此，设计者应考虑石墨材料的特性，特别注意它是一种脆性材料，在失效前基本不发生塑性变形。
其破坏变形在弹性范围内，不超过1%。 与所有脆性材料一样，石墨材料对任何应力集中点都非常敏感，例如易碎区域、锋利边缘、横截面突然变化、表面的凹槽和孔洞。 强度只是材料极限强度的一小部分。
设计时还应注意，各种石墨材料的极限破坏强度差别很大。 抗压极限强度最大，弯曲强度一般为抗压强度的1/2～1/3，抗拉强度较低，通常为抗压强度的1/5～12。 此外，在测量石墨材料的抗压强度时，同一材料的极限强度误差高达200%（即使是精心制备的样品）。
从这里我们可以看出应力集中点——表面易破损区域、材料内部结构不均匀、大孔隙和细裂纹等因素对产品强度的影响。
考虑到上述问题，设计时应注意以下几点：
(1) 碳石墨零件只能在压力和单独的弯曲载荷下使用。
(2)设计时，计算出的摩擦面单位压力必须低于碳石墨材料允许的单位压力，因为机器在运行过程中可能会产生位移或歪斜，导致零件实际承受的压力高于碳石墨材料允许的单位压力。计算出的压力。 。
(3)碳石墨零件外观应尽可能简单，不应有应力集中点。 因此，必须研究边缘处的倒角和截面突变的结构形式。
为了防止零件在加工、安装和运输过程中损坏，碳石墨零件不宜设计成薄壁，且壁厚与直径之比不宜过小。
(4)碳石墨材料的线膨胀系数远低于金属。 因此，应特别注意将碳石墨零件紧固到金属零件上的方法。 开口销、销钉、固定螺钉、螺纹、键槽等的任何孔都可能导致碳石墨零件在工作中损坏。
因此，当止动力较小时，可用平座上放置的止动销或纵向光面销来阻止石墨套转动。 当制动力较大或要求紧固时，采用加热嵌入的方法将碳石墨零件安装到金属套筒内。
图10-7是由碳石墨材料制成的零件的正确和错误结构示例。 工作时，为防止装配因温度变化而移位，可以用胶水或油漆将石墨件与金属件粘合。
选择石墨摩擦组件的材料时，应考虑磨削面的工作条件，首先是工作介质和温度。 在某些情况下，它们完全取决于石墨和金属材料的选择。 第二步是确定组件的结构，使其能够承受一定的压应力。
为了保证碳石墨组件的工作能力，必须正确选择配合间隙。 针对不同用途的零件选择合适的配合间隙，将在相关章节中介绍，此处不再赘述。
摩擦表面的质量对于保证装配的工作效果也非常重要，主要是与石墨接触的金属零件的材质和表面加工质量。 摩擦系数和磨损率与石墨零件接触的金属表面的粗糙度有关，这对电化学石墨材料的磨损率影响很大。
在磨合过程中，摩擦系数和磨损率随着表面光洁度的提高而降低。 对于抛光表面，磨合过程中摩擦表面的磨损率仅稍高一些。 磨合操作完成后，磨损率达到恒定值。 对于过于粗糙的加工表面，长期磨损率总是很高，即无法磨合，石墨材料不断被粗糙金属表面的凸点切削、刮削。 因此，石墨材料不允许沿着粗糙的金属加工表面滑动。
总之，如果摩擦副材料选择正确，装配结构和摩擦面加工正确，磨合状况良好，就能保证碳石墨零件长期可靠的运行。
10.3.2 形状、尺寸及公差
碳和金属的性能不同，因此在设计机械零件时，往往不需要像金属零件那样严格。 碳零件本来就是消耗材料，不需要保持极其精细的公差。 但只有接合面的加工面（磨削面）的平面精度、直角精度，或者间隙的大小等重要部位才需要密切关注。 现将各种木炭产品举例如下，供选购时参考。
10.3.2.1 形状
设计和生产中应避免的形状如图10-7所示。 应避免图中标有“不”字样的形状，而最好标有“能”字样的形状。 也就是说，我们力求避免内孔复杂、壁薄、内径过小的长突出部分以及尖角部分。
10.3.2.2 尺寸标注方法
图 10-8 显示了设计图纸上尺寸标记的示例。 图中显示了模压挤出制品（多为树脂粘合）的制造方法、挤出制品的部分机械加工、以及制品的完整机械加工。 还显示了加工产品的尺寸公差示例。
10.3.2.3 容差
加工过程中不可避免地会出现公差，过高和不合适的精度要求不仅难以达到，而且也不经济。
必须根据不同用途适当确定加工公差。 表 10-17 和表 10-18 列出了公差示例。
对于碳轴承、碳制品间隙密封件等产品，除了碳制品本身的尺寸公差外，还必须确定与配合金属的间隙问题。 碳材料的线膨胀系数远小于金属，因此工作温度下的热间隙极小。 还必须确定常温下的冷间隙（图10-9）。 此外，化学上应特别注意浸入碳中并导致其膨胀的液体（例如层间化合物的生成）。
碳与双材料（金属、无机材料）的滑动接触面必须根据其用途进行高精度加工，使其具有所需的平面精度和光滑度。 其验证是使用单一光源照射下的光学平面晶体（光学平面样品）进行测量。 同时，在普通抛光、超精抛光等抛光方法的使用中，根据所用材料和用途规范加工条件。
滑动接触面的光滑度可用 ()表面检查机测量5000次，次，次，触针：金刚石2.5μR，测量力0.lgr，测量方向为C方向。
