Многослойный антифрикционный материал

 

Изобретение может быть использовано в машиностроительной, авиационной, приборостроительной, химической и других отраслях промышленности для создания самосмазывающихся антифрикционных материалов на стальной подложке с антифрикционным слоем, содержащим фторопласт. Цель изобретения - повышение износостойкости. Антифрикционный материал, включающий стальную основу с припеченным к ней пористым слоем, пропитывают пастой, содержащей водную суспензию фторопласта, наполнитель и коагулятор. Пористый слой материала выполнен из бронзолатунной сетки, которая пропитана пастой, содержащей в качестве наполнителя порошок фторопласта - 4 и закись марганца, а в качестве коагулятора - жидкое стекло при следующем содержании компонентов, мас.%: порошок фторопласта - 4 40 - 44, закись марганца 21 - 22, жидкое стекло 4 - 5, водная суспензия фторопласта (4Д) остальное. 2 табл.

Изобретение относится к созданию самосмазывающихся антифрикционных материалов на стальной подложке с антифрикционным слоем, содержащим фторопласт. Целью изобретения является повышение износостойкости материала. В антифрикционном материале, состоящем из стальной основы с припеченным к ней пористым слоем, пропитанным пастой, содержащей водную суспензию фторопласта с наполнителем и коагулятором пасты, пористый слой выполнен из бронзолатунной сетки, пропитанный пастой, которая содержит в качестве наполнителя порошок фторопласта-4 и закись марганца, а в качестве коагулятора жидкое стекло при следующем содержании компонентов, мас. Порошок фторо- пласта-4 40-44 Закись марганца 21-22 Жидкое стекло 4-5 Водная суспензия фторопласта (4Д) Остальное Для выбора оптимального количества вносимого компонента порошка фторопласта-4, закиси марганца, жидкого стекла были приготовлены пасты из композиций, отличающиеся друг от друга содержанием, мас. порошок фторопласта-4 46; 44; 42; 40; 38, закись марганца 20; 21; 21,5; 22; 23, жидкое стекло (в пересчете на сухой продукт) 3; 4; 4,5; 5; 6, водная суспензия фторопласта (в пересчете на сухой продукт) до 100% в каждой смеси. Полученные пасты вкатываются на вальцах в ячейки припеченной при 880-890^оС к стальным листам бронзолатунной сетки. Затем эти листы подвергаются термической обработке. Из готового антифрикционного материала штамповкой вырубаются заготовки деталей Данные по влиянию количества порошка фторопласта-4, закиси марганца, жидкого стекла в пасте, вкатанной в ячейки бронзолатунной сетки, на износостойкость материала представлены в табл. 1. Как следует из табл. 1, увеличение содержания порошка фторопласта-4 до 46 мас. и уменьшение содержания закиси марганца до 20 мас. и жидкого стекла до 3 мас, приводит к увеличению износа материала до 2,1 мкм за 10 ч работы. Это происходит вероятно из-за недостатка наполнителя. При увеличении содержания закиси марганца до 23 мас. и жидкого стекла до 6 мас. с уменьшением содержания порошка фторопласта-4 до 38 мас. наблюдается повышение коэффициента трения до 0,135, что приводит к повышенному износу до 1,85 мкм за 10 ч работы. Предлагаемый антифрикционный материал получают следующим образом. Пористый слой (бронзолатунная сетка) к основе припекается в пакете в один или несколько слоев, ограниченном рамками, в поджатом состоянии с помощью клиньев с прокладками из нержавеющей стали. Причем толщина прокладок 0,3-0,7 мм. Подложкой могут быть любые, в частности, низкоуглеродистые, конструкционные стали, на которые бронзолатунная сетка припекается непосредственно. На подложку из нержавеющей стали типа 12Х18Н10Т бронзолатунная сетка припекается после предварительного бронзирования поверхности подложки. Пакет нагревается до 880-890^оС в среде диссоциированного аммиака, выдерживается при этой температуре 1-1,2 ч, охлаждается в этой же среде до 150-170^оС, а затем на воздухе. В ячейки, припеченной к стальным листам бронзолатунной сетки, вкатывается паста, содержащая, мас. Порошок фторо- пласта-4 40-44 Закись марганца 21-22
Жидкое стекло
(в пересчете на
сухой продукт) 4-5
Водная суспензия
фторопласта
(в пересчете
на сухой продукт) Остальное
В скоростном лопастном смесителе смешивают порошок фторопласта-4 с закисью марганца. К полученной шихте добавляют водную суспензию фторопласта (4Д) и тщательно перемешивают состав. Для коагуляции добавляют в состав жидкое стекло и перемешивают до образования пасты. В ячейки припеченной бронзолатунной сетки вкатывают пасту на вальцах. Затем листы с покрытием сушат на воздухе, нагревая со скоростью 100^оС/ч до 175-200^оС, и выдерживают при этой температуре 3,5-4 ч с целью удаления воды и поверхностно-активных веществ, входящих в состав водной суспензии фторопласта. После подсушки покрытие уплотняют прокатыванием на вальцах и подвергают дальнейшей термообработке, нагревая в печи в диссоциированном аммиаке до 370-380^оС со скоростью 150^оС/ч. Выдерживают при этой температуре 0,3-0,5 ч, охлаждают до 150-170^оС в той же атмосфере, а затем на воздухе. Из спеченных листов с помощью рамок набирается пакет с разделением листов прокладками из нержавеющей или алюминиевой фольги толщиной 0,1-0,15 мм. Пакет нагревают в среде диссоциированного аммиака до 380-430^оС со скоростью 100^оС/ч и выдерживают 1 ч на 20-25 мм толщины пакета. Охлаждение ведут в той же среде до 150-170^оС, а затем на воздухе. После разборки пакета получают антифрикционный материал, из которого штамповкой получают детали. П р и м е р 1. Основа выполнена из низкоуглеродистой стали. Бронзолатунная сетка N 16 нарезается по размерам стальных листов. Набирается пакет из стальных листов, бронзолатунной сетки и прокладок из нержавеющей стали толщиной 0,5 мм поочередно в рамках до необходимой величины. Сверху и снизу помещают стальные ограничивающие пластины толщиной 5 мм, пакет сжимается клиньями. Пакет помещают в печь и нагревают до 880-890^оС в среде диссоциированного аммиака, выдерживают при этой температуре 1,2 ч и охлаждают до 150^оС в той же среде, а затем на воздухе. После разбора пакета получают листы с припеченным с одной стороны пористым слоем в виде бронзолатунной сетки. В пористый слой листов вкатывается паста, содержащая, мас. Порошок
фторопласта-4 40
Закись марганца 22
Жидкое стекло
(в пересчете на
сухой продукт) 5
Водная суспензия
фторопласта
(в пересчете на
сухой продукт) 33
В скоростном лопастном смесителе смешивают 40 мас. порошка фторопласта-4 с 22 мас. закиси марганца. К полученной шихте добавляют 33 мас. (в пересчете на сухой продукт) водной суспензии фторопласта (4Д) и тщательно перемешивают состав. Для коагуляции добавляют жидкое стекло 5 мас. (в пересчете на сухой продукт) и перемешивают до образования пасты. Вкатывают пасту в ячейки припеченной бронзолатунной сетки на вальцах, затем пластины с покрытием помещают в печь и сушат на воздухе, нагревая со скоростью 100^оС/ч до 175^оС. Выдерживают при этой температуре 4 ч. После сушки покрытие уплотняют перекатыванием на вальцах, пластины помещают в печь, где их нагревают в среде диссоциированного аммиака до 370-380^оС со скоростью 150^оС/ч. Выдерживают при этой температуре 0,5 ч, охлаждают в той же среде до 170^оС, а затем на воздухе. Получают стальные листы с пористым слоем из бронзолатунной сетки, на поверхности которой и в ячейках находится спеченная фторопластовая композиция с наличием трещин и неровностей. Из полученных листов собирают с помощью рамок пакет, разделяя фольги толщиной 0,1 мм и зажимают клиньями с помощью ограничивающих пластин по всем сторонам. Пакет нагревают в среде диссоциированного аммиака до 420-430^оС со скоростью 100^оС/ч и выдерживают при этой температуре 1 ч на 20 мм толщины пакета. Охлаждение ведут в той же среде до 170^оС, а затем на воздухе. После разбора пакета получают листовой антифрикционный материал с гладкой поверхностью и высокой адгезией фторопласта к основе. Из листов штамповки получают детали. П р и м е р 2. Основа выполнена из нержавеющей стали 12Х18Н10Т, поверхность которой предварительно бронзируется. Бронзирование листов основы проводят диффузионным насыщением в порошковой смеси следующего содержания, мас. Бронза БП.ОЦ 58
Активатор 2,8
Окись хрома 39,2
Активатор представляет собой 0,7 мас. хлористого аммония и 2,1 мас. фторбората калия. Стальные листы засыпают приготовленной смесью порошков в контейнере. Сверху для предотвращения окисления наводят плавкий затвор и помещают в печь. Процесс диффузионного насыщения проводят при 950-960^оС в течение 4 ч. Затем на бронзированные стальные листы аналогично примеру 1 припекают пористый слой из бронзолатунной сетки N 26 в два слоя. Припекание ведут при 880-890^оС с выдержкой при этой температуре 1 ч. В ячейки припеченной бронзолатунной сетки вкатывают пасту, содержащую, мас. Порошок фторопласта-4 44
Закись марганца 21
Жидкое секло
(в пересчете
на сухой продукт) 4
Водная суспензия
фторопласта (в пере-
счете на сухой продукт) 31
Аналогично примеру 1 листы с покрытием подсушивают на воздухе при 200^оС с выдержкой при этой температуре 3,5 ч, а затем спекают в среде диссоциированного аммиака при 370-380^оС в течение 0,5 ч, охлаждают в той же среде до 150^оС, а затем на воздухе. Аналогично примеру 1 из полученных листов собирают пакет и нагревают его в среде диссоциированного аммиака до 380-390^оС с выдержкой при этой же температуре 1 ч на 25 мм толщины пакета. Охлаждают в той же среде до 150^оС, а затем на воздухе. Разбирают пакет и получают листовой антифрикционный материал с основой из нержавеющей стали. Из листов штамповкой получают детали. П р и м е р 3. Основа выполнена из низкоуглеродистой стали. При необходимости защиты материала от коррозии основу из низкоуглеродистой стали подвергают предварительному бронзированию аналогично примеру 2 при 850-860^оС в течение 3 ч. Затем на бронзированную основу аналогично примеру 1 припекают бронзолатунную сетку N 32 в 3 слоя. В ячейки припеченной бронзолатунной сетки аналогично примеру 1 вкатывают пасту, содержащую, мас. Порошок фто-
ропласта-4 42
Закись марганца 21.5
Жидкое стекло
(в пересчете
на сухой продукт) 4,5
Водная суспензия
фторопласта (в пе-
ресчете на сухой продукт) 32
Дальнейшая термообработка листов с нанесенным покрытием аналогична примеру 1. Из полученного листового антифрикционного материала штамповкой получают детали, которые испытывают на торцовой машине трения при нагрузке 2,5 МПа, V 0,5 м/с при нормальных условиях. Контртело сталь ШХ-15 НРС 55-60. Результаты испытаний материала из примеров 1-3 и известного материала сведены в табл. 2. Как видно из табл. 2, предложенный материал имеет повышенную износостойкость по сравнению с известным материалом. Коэффициент трения предложенного материала по сравнению с коэффициентом трения известного материала снижается в 1,5 раза.

Формула изобретения

МНОГОСЛОЙНЫЙ АНТИФРИКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ, состоящий из стальной основы и пористого слоя, пропитанного пастой, содержащей водную суспензию фторопласта, наполнитель и коагулятор, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости, пористый слой выполнен из бронзолатунной сетки, в качестве наполнителя используют порошок фторопласта-4 и закись марганца, а в качестве коагулятора - жидкое стекло при следующем соотношении компонентов пасты, мас.%:
Порошок фторопласта-4 - 40-44
Закись марганца - 21-22
Жидкое стекло - 4-5
Водная суспензия фторопласта - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2