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近年來，模具技術(shù)和模具制造水平有了很大的發(fā)展和提高，模具正朝著精密、高效、長壽命方向迅速發(fā)展，原有的彈性元件，彈簧、橡膠、氣墊在模具的使用中都存在著一定的缺陷，如彈簧、橡膠在使用時必須預(yù)緊，并且壓縮到一定的程度后很難再變形，所提供的壓力曲線也不能滿足各種沖壓工藝的要求，嚴(yán)重影響了沖壓件的質(zhì)量及產(chǎn)品合格率。氣墊雖然能彌補(bǔ)這些不足，但采用壓力機(jī)氣墊時，模具的設(shè)計、調(diào)整、使用不方便，氣墊所提供的力也不準(zhǔn)確，占用的空間比較大，引出人們希望開發(fā)出新型的彈性功能部件來代替常規(guī)的彈性元件。

氮氣彈簧是利用氮氣的可壓縮性原理來設(shè)計的具有高彈性功能部件，氮氣彈簧將高壓惰性氣體氮氣密封在確定的容器內(nèi)，外力通過柱塞將氮氣壓縮，靠高壓氮氣的膨脹來獲得強(qiáng)大的彈壓力。和其他的彈性元件相比，氮氣彈簧具有以下的獨特優(yōu)點：1.在較小的空間內(nèi)不需要預(yù)緊就可以產(chǎn)生較大的初始彈壓力；2.強(qiáng)大的彈壓力使一個氮氣彈簧能夠代替多個彈簧；3.在模具整個行程中，彈壓力可以基本保持恒定；4.彈壓力的大小、受力點位置可以隨時間調(diào)整；5.簡化模具結(jié)構(gòu)，方便模具設(shè)計，縮短制模周期，保證沖壓件質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率；6.使用安全、可靠、壽命長，安裝和維修簡單、可靠、方便。

氮氣彈簧不管在哪個領(lǐng)域中應(yīng)用，都要有足夠長的壽命，如果它的壽命不長，那么對氮氣彈簧的研究將是毫無意義的。氮氣彈簧的壽命長短的關(guān)鍵是往復(fù)軸高壓氣體動密封的壽命問題，影響氮氣彈簧壽命的因素很多，如：柱塞桿導(dǎo)向精度不夠或?qū)蛱L或?qū)蛱蹋紩鹌d，使運動不穩(wěn)，造成運動副磨損嚴(yán)重，從而降低壽命；動密封的結(jié)構(gòu)設(shè)計對壽命也較大，一般要求動密封性結(jié)構(gòu)有自緊式的密封效果，在工作壓力之下，使密封環(huán)與柱塞或活塞金屬表面的接觸應(yīng)力增加，擠壓應(yīng)力增大，密封作用增加；另外，氮氣彈簧相對滑動表面的材質(zhì)、加工精度、加工方法等因素也影響著氮氣彈簧的壽命；氮氣彈簧的密封介質(zhì)是高壓氣體，運動部件之間的潤滑調(diào)價、摩擦磨損狀況也成為影響氮氣彈簧壽命的重要因素，柱塞或活塞在運動過程中要與密封件、導(dǎo)向件之間在高壓下產(chǎn)生摩擦、磨損，如果潤滑效果不好或者無潤滑，運動機(jī)械能將轉(zhuǎn)化成熱能，使氮氣彈簧升溫，從而破壞氮氣彈簧的絕熱、壓縮和膨脹的過程，同時還會加劇運動副的摩擦，磨損，導(dǎo)致高壓氣體泄漏，縮短氮氣彈簧的壽命，因此，潤滑對氮氣彈簧起著至關(guān)重要的作用。

氮氣彈簧如潤滑的解決方案。氮氣彈簧的潤滑由于氣體密封要求，故只能在缸內(nèi)進(jìn)行。氮氣彈簧在工作時，絕不允許從外部加入潤滑劑，否則會像唧筒一樣將外部的潤滑油吸入缸內(nèi)，導(dǎo)致壓力增高，破壞缸內(nèi)的增壓比，可能使缸筒添加過量的潤滑劑也會影響氮氣彈簧的增壓比和氮氣彈簧的特性?？傊瑵櫥绞脚c效果好壞，將直接影響到氮氣彈簧的使用壽命，以高壓氣體為工作介質(zhì)的氮氣彈簧的潤滑問題可以通過以下方法來解決：

1.               可在動密封中的密封環(huán)上涂上覆固體潤滑的材料。固體潤滑就是在動接觸的兩個表面之間用固體粉末或覆層隔開，減小摩擦，防止咬死。固體潤滑材料在氮氣彈簧的潤滑中主要有以下作用：a.摩擦表面之間摩擦小，且平穩(wěn)可控；b.在氮氣彈簧的工作溫度范圍內(nèi)化學(xué)成分穩(wěn)定，對承載材料無腐蝕；c.牢固地粘貼在摩擦表面上不會很快脫落；d.有一定的耐磨性，能保持長壽命；e.五毒、經(jīng)濟(jì)、工藝簡單。用作氮氣彈簧固體潤滑的材料包括層狀物（二硫化鉬，二硒化鎢，石墨，二硫化鎢等）、聚合物（聚四氟乙烯，聚三氟乙烯，聚氟乙烯，尼龍）、其他無機(jī)化合物等。當(dāng)前用的最多的還是石墨、二硫化鉬和聚四氟乙烯。其中二硫化鉬在氮氣彈簧的應(yīng)用中性能較好，在氮氣彈簧的工作過程中能保持低的摩擦系數(shù)，并且摩擦系數(shù)隨著滑動速度和載荷的增大而減小。

2.               將動密封環(huán)采用耐磨的自潤滑材料制造。在動密封環(huán)材料中可以加入潤滑材料，其中聚四氟乙烯在氮氣彈簧的應(yīng)用中表現(xiàn)出良好的性能，在氮氣彈簧工作的過程中，由于聚四氟乙烯具有各向異性，在滑動摩擦條件下，能發(fā)生良好的導(dǎo)向作用，它的摩擦系數(shù)低于通常用的固體潤滑材料，可保持在0.04左右，在高負(fù)荷條件下，可以達(dá)到0.016。目前有一種可以替代四氟乙烯的超高硬度自潤滑聚氨酯-X-ECOPUR，將X-ECOPUR應(yīng)用在氮氣彈簧上效果較好。與四氟乙烯相比，X-ECOPUR具有相似的硬度，但它具有更低的變形率，因此使氮氣彈簧的安裝方便簡單；它的抗磨性很高，摩擦力大致保持在550N，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于四氟乙烯類材料；X-ECOPUR的密封性能更為優(yōu)越，通常情況下為了滿足密封的低泄露一切，通常采用昂貴的多密封來實現(xiàn)，而X-ECOPUR使用單一的密封就可以達(dá)到更低的泄露量的要求，它可以使氮氣彈簧具有更長的使用壽命，承受較大的壓力和擠出間隙，因此，X-ECOPUR在氮氣彈簧上的應(yīng)用將勢在必行。

3.               將導(dǎo)向環(huán)材料加入自潤滑材料。由于氮氣彈簧的圓柱很長，故在氮氣彈簧中必須加導(dǎo)向環(huán)。為了提高氮氣彈簧的潤滑作用，可以在導(dǎo)向環(huán)材料中加自潤滑劑，以減小摩擦，降低磨損，延長氮氣彈簧的使用壽命。