Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(71) Заявитель Республиканское конструкторское унитарное предприятие ГСКБ по зерноуборочной и кормоуборочной технике(72) Авторы Шуринов Валентин Алексеевич Дюжев Андрей Анисимович Злотников Игорь Иванович Биран Владимир Владимирович Соловей Николай Федорович Иванова Екатерина Марковна(73) Патентообладатель Республиканское конструкторское унитарное предприятие ГСКБ по зерноуборочной и кормоуборочной технике(57) Антифрикционная композиция, включающая политетрафторэтилен, графит и базальтовое волокно, отличающаяся тем, что дополнительно содержит диоксид титана и/или оксид цинка и полисульфон при следующем соотношении компонентов, мас.графит 3-8 базальтовое волокно 1-5 диоксид титана и/или оксид цинка 2-6 полисульфон 5-12 политетрафторэтилен остальное. Изобретение относится к полимерным композиционным материалам антифрикционного назначения, предназначенным для изготовления деталей узлов трения, работающих при отсутствии смазки или ее ограничении в условиях высоких температур, переменных нагрузок, наличия агрессивных сред. Широко известны антифрикционные материалы на основе политетрафторэтилена(ПТФЭ) например материал Ф 4 К 20, включающий ПТФЭ - 80 мас.и нефтяной кокс марки Л-1 материал Ф 4 Г 3, включающий ПТФЭ - 97 мас.и графит материал Ф 4 С 15,включающий ПТФЭ - 85 мас.1. Эти материалы используются в основном в химической промышленности для работы при трении без смазки. Недостатком материала является низкая износостойкость и высокий коэффициент трения при трении без смазки. Известна антифрикционная полимерная композиция, включающая (мас. ) сополимер этилена с тетрафторэтиленом (69-93), графит (4-15) и волокнообразный наполнитель,выбранный из группы стекловолокно, углеродное волокно, асбест (3-25) 2. Недостатком композиции является сравнительно высокий коэффициент трения, особенно при использовании стекловолокна или асбеста и недостаточная теплостойкость, так как указанный сополимер имеет более низкую теплостойкость, чем ПТФЭ. 8570 1 2006.10.30 Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является антифрикционная композиция (материал Ф 4 Г 20 М 5 С 10), включающая (мас. ) ПТФЭ (65),графит (20) и волокнистый наполнитель - рубленое стекловолокно (10) 3. Композиция также включает в себя дисульфид молибдена - 5 мас. . Этот материал обладает высокой износостойкостью и успешно применяется в узлах трения, работающих без смазки, а также в условиях воздействия агрессивных сред. Недостатком известной композиции являются низкие механические показатели и теплостойкость, а также склонность к холодному течению под нагрузкой. Кроме того, наличие стекловолокна приводит к повышенному износу контртела при трении и предъявляет специальные требования к свойствам контактирующего материала. Задачей изобретения является повышение механической прочности, теплостойкости и улучшение антифрикционных свойств. Поставленная задача решается тем, что антифрикционная композиция, включающая политетрафторэтилен, графит и волокнистый наполнитель, в качестве волокнистого наполнителя содержит базальтовое волокно и дополнительно диоксид титана и/или оксид цинка и полисульфон при следующем соотношении компонентов, мас.графит 3-8 базальтовое волокно 1-5 диоксид титана и/или оксид цинка 2-6 полисульфон 5-12 политетрафторэтилен остальное. Сущность изобретения и механизм действия компонентов заключается в следующем. Мелкодисперсные диоксид титана и/или оксид цинка, во-первых, повышают механическую прочность и твердость материала, во-вторых, повышают теплостойкость ПТФЭ, а кроме того, играют роль модификатора трения, изменяя характер фрикционного переноса ПТФЭ при трении. Они регулируют толщину пленок фрикционного переноса, что стабилизирует коэффициент трения в процессе работы подшипника и при изменении нагрузки, что особенно важно при воздействии на узел трения переменных механических нагрузок. Введение в композицию диоксида титана и/или оксида цинка менее 2 мас.приводит к уменьшению механической прочности и теплостойкости, а также нестабильности коэффициента трения, а содержание более 6 мас.увеличивает хрупкость материала и его износ при трении. Базальтовое волокно является армирующим элементом, повышающим механическую прочность матрицы из ПТФЭ и существенно снижающим текучесть материала под нагрузкой. По сравнению со стекловолокном оно меньше повышает коэффициент трения и износ металлического контртела. Введение в композицию базальтового волокна в количестве менее 1 мас.приводит к снижению механической прочности, а введение более 5 мас.связано с технологическими трудностями и не приводит к дополнительному положительному эффекту. Полисульфон является структурообразующим компонентом, который при спекании заготовок из ПТФЭ плавится и заполняет все микропустоты внутри матрицы из ПТФЭ и на границе раздела матрица - наполнитель. Особенно эффективно применение полисульфона в сочетании с базальтовым волокном, так как в этом случае расплав полисульфона является модификатором поверхности базальтового волокна, увеличивающим адгезионное взаимодействие на границе волокно-ПТФЭ. Содержание полисульфона менее 5 мас.приводит к снижению механической прочности и износостойкости материала, а содержание более 12 мас.снижает теплостойкость материала. Графит является традиционным, недефицитным и недорогим антифрикционным наполнителем. Содержание графита в пределах 3-8 мас.позволяет оптимально сочетать антифрикционные и прочностные свойства материала. Антифрикционную композицию готовили следующим образом. Порошки ПТФЭ, диоксида титана и/или оксида цинка и графита смешивали в смесителе лопастного типа. Отдельно смешивали полисульфон и измельченное базальтовое волокно (длина волокна 2-3 мм). 2 8570 1 2006.10.30 Полученные смеси совмещали друг с другом и снова производили смешение до получения однородной массы. Из полученного порошка методом холодного прессования при давлении 40-50 МПа изготавливали заготовки изделий и образцы для испытаний. Полученные заготовки загружали в электропечь, которую вместе с заготовками нагревали по специальной программе до температуры 3755 С. Время выдержки при температуре определяли из расчета 5 мин на 1 мм толщины изделия. Охлаждение производили вместе с печью. Составы антифрикционных композиций конкретного выполнения приведены в табл. 1. Сравнительные свойства предлагаемой композиции и известной приведены в табл. 2. Антифрикционную композицию по прототипу готовили следующим образом. Все компоненты (ПТФЭ, графит, дисульфид молибдена и рубленое стекловолокно) загружали в смеситель и смешивали до получения однородной смеси. Из полученного материала методом холодного прессования при давлении 40-50 МПа, изготавливали образцы для испытаний, которые термообрабатывали при температуре 3755 С. Время термообработки составляло 5 мин на 1 мм толщины образца. Как следует из представленных данных, предлагаемая композиция обладает более высокими физико-механическими и эксплуатационными характеристиками, чем прототип. Так интенсивность изнашивания предлагаемого материала в среднем в 5-8 раз ниже,чем у материала по прототипу. Коэффициент трения у материала по изобретению на 5060 ниже, чем у материала по прототипу. Теплостойкость по Вика у разработанного материала на 30-40 С выше, чем у материала по прототипу. Напряжение при 10 -ной деформации сжатия у предлагаемого материала на 7-15 выше, чем у материала Ф 4 Г 20 М 5 С 10. Разрушающее напряжение при растяжении у разработанного материала выше на 5-8 . Напряжение при сжатии определяли по ГОСТ 4651-82, а при растяжении по ГОСТ 11262-80 на машине ЦД-10. Фрикционные испытания проводили на машине трения-1 по схеме вал-частичный вкладыш при нагрузке 2 МПа и скорости скольжения 1 м/с. Теплостойкость по Вика определяли по ГОСТ 15065-89. Таблица 1 Составы антифрикционных композиций, мас.Компонент Диоксид титана Оксид цинка Графит марки С 1 Базальтовое волокно Полисульфон марки ПСФ 150 М Политетрафторэтилен марки ПН Волокно стеклянное марки БС 200 80 Таблица 2 Сравнительные свойства антифрикционных композиций Показатель Коэффициент трения Интенсивность изнашивания, 10-9 Теплостойкость по Вика, С Разрушающее напряжение при растяжении, МПа Напряжение при деформации сжатия 10 , МПа 8570 1 2006.10.30 Контрольные примерыипоказывают, что выход содержания компонентов за заявляемые пределы приводит к ухудшению всех показателей. Контрольный примерпоказывает, что замена в составе композиции базальтового волокна на стеклянное приводит к ухудшению антифрикционных свойств. Таким образом, только полное сочетание отличительных признаков приводит к достижению положительного результата. Предлагаемая композиция была испытана для изготовления опытных образцов подшипников скольжения натяжных устройств ременных передач зерноуборочного комбайна КЗР-10 Полесье на ПО Гомсельмаш. Разработанный материал при стендовых и полевых испытаниях показал высокие эксплуатационные свойства, что подтверждает соответствие заявляемого технического решения критерию промышленная применимость. Источники информации 1. Истомин Н.П., Семенов А.П. Антифрикционные свойства композиционных материалов на основе фторполимеров. - . Наука. - 1981. - С. 41. 2. А.с. СССР 899597, МПК С 08 27/18, С 08 К 7/04, 1982. 3. Истомин Н.П., Семенов А.П. Антифрикционные свойства композиционных материалов на основе фторполимеров. - . Наука. - 1981. - С. 41 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4

МПК / Метки

МПК: C08J 5/16, C08L 27/18

Метки: композиция, антифрикционная

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/4-8570-antifrikcionnaya-kompoziciya.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Антифрикционная композиция</a>

Похожие патенты