Самосмазывающийся материал и способ его получения

 

Использование: в качестве элементов трения, например поршневых и сальниковых уплотнений в компрессорах без смазки. Сущность изобретения: самосмазывающийся материал содержит смесь нитрида бора с дисульфидом молибдена и их массовом соотношении 1:(1-2) 10-25%, кокс каменноугольного пека 5-10% и графитированный нафтяной кокс остальное. Материал получают путем смешения каменноугольного пека, графитированного нефтяного кокса и смеси дисульфида молибдена с нитридом бора, полученную шихту прессуют при давлении 300-600 кгс/см2 и температуре 900-1100°С при пропускании через шихту электрического тока. Материал затем формуют, охлаждают , подвергают термообработке при температуре 300-400°С в течение 2-4 ч и снова охлаждают. 2 с.п. ф-лы, 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4862889/04 (22) 10.07.90 (46) 30.10.92, Бюл. М 40 (71) Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита (72) B,Ä.Òåëåãèí, И.А.Кондратьев, Т.А.Журавлева, A.M.Златкис, В.С.Курицын и В.Б.Чистяков (56) Авторское свидетельство СССР

М 454848, кл. F 16 С 33/16, 1973.

Авторское свидетельство СССР

М 652207, кл. С 10 M 169/04, 1979. . (54) САМОСМАЗЫВАЮЩИЙСЯ МАТЕРИАЛ

И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ (57) Использование: в качестве элементов трения, например поршневых и сальникоИзобретение относится к самосмазывающимся материалам, полученным сг;особом совмещенного прессования и обжига (СПО).

Изделия из конечного материала предназначены для использования в качестве элементов. трения, например, поршневых и сальниковых уплотнений в компрессорах без смазки, компремирующих осушенные и влажные газы, а также в качестве торцовых уплотнений в установках, обеспечивающих получение вакуума при повышенной температуре и нагрузке.

Известен сэмосмээывающийся материал, состоящий иэ, мэс..ф,: обожженный кокс каменноугольного пека 30-35, графитированный нефтяной кокс 50-65,,. Ы, 1772146 А1 (ю )ю С 10 M 177/00, С 10 М 169/04//(С 10 . М 169/04, 125:02, 125:26, 103:02/С 10 вых уплотнений в компрессорах без смазки.

Сущность изобретения: самосмазывающийся материал содержит смесь нитрида бора с дисульфидом молибдена в их массовом соотношении 1:(1-2) 10 — 25, кокс каменноугольного пека 5-10 и графитированный нафтяной кокс остальное. Материал получают путем смешения каменноугольного пека, графитированного нефтяного кокса и смеси дисульфида молибдена с нитридом бора, полученную шихту прессуют при давлении

300 — 600 кгс/см и температуре 900 — 1100 С при пропускании через шихту электрического тока. Материал затем формуют, охлаждают, подвергают термообработке при температуре 300-400 С в течение 2-4 ч и снова охлаждают. 2 с.п. ф-лы, 2 табл. смазывающая добавка— двусернистый молибден 5-15.

Элементы трения, выполненные иэ этого материала, не обеспечивают требуемую износостойкость.

Материал не удовлетворяет потребителей по качеству, а изготовителей — по выходу годных заготовок.

Наиболее близким к настоящему изобретению является самосмаэывающийся материал, содержащий мас.7 .: кокс каменноугольного пека 5-10 смазывающую добавку— двусернистый молибден 10 — 25, графитированный нефтяной кокс остальное.

Для приготовления указанного материала шихту, состоящую из двусернистого мо1772146 либдена, каменноугольного пека с температурой размягчения 120-250 С и графитированного нефтяного кокса, смешивают в смесильной машине в течение 1 ч. Затем шихту загружают в пресс-форму, футерованную огнеупорным электроизоляционным материалом, и устанавливают на пресс горячего прессования. Термическую обработку ведут при удельном давлении (300600) кгс/см и температуре 900-1100 С, пропуская электрический ток непосредственно через шихту в течение 1,5-2 ч.

Высокая износостойкость материала, полученного вышеописанным способом, ограничивается. использованием его лишь в сухом газе и в вакууме.

Недостатком материала является низкая износостойкость при работе в переменных условиях, то есть при циклическом изменении влажности газовой среды. Злементы трения из материала в этих условиях интенсивно изнашиваются. Способ получения этого материала не обеспечивает высокого выхода годного: из-эа внутренних напряжений при хранении в заготовках образуются микротрещины, а при механической обработке происходит разрушение материала, ro есть получают материал низкого качества.

Целью изобретения является повышение износостойкости материала в переменно сменяющихся условиях его работы в вакууме, осушенном и влажном газе и улучшении качества материала.

Поставленная цель достигается тем, что самосмаэывающийся материал, содержащий кокс каменноугольного пека 5-10 мас.,, смазывающую добавку, включающую дисульфид молибдена 10-25 мас. u графитированный нефтяной кокс остальное, содержит смаэывающую добавку, дополнительно включающую нитрид бора при его массовом соотношении к дисульфиду молибдена 1;1-2.

Способ получения самосмазывающегося материала включает смешивание шихты из каменноугольного пека, графитированного нефтяного кокса и смазывающей добавки, прессование шихты под давлением

300-600 кгс/см и температуре 900-1100 С при пропускании через шихту электрического тока, формование и охлаждение полученного материала и дополнительную те рмообработку охлажден ного материала при температуре 300-400 С в течение 2-4 ч с последующим охлаждением и получением самос:.,аэывающегося материала следующего состава, мас.; ;

Смесь нитрида бора с дисул ьфидом молибдена в их массовом соотношении

1: 1-2 10 — 25

Кокс каменноугольного

5 пека 5 — 10

Графитированный нефтяной кокс Остальное

Добавление к двусернистому молибдену нитрида бора в соотношении (1-2):1 и

10 использование этой смеси в материале в качестве смазывающей добавки оказывает синергическое действие на процесс трения в переменных условиях: вакуум, осушенный и влажный газы и существенно увеличивает

15 износостойкость самосмазывающегося материала.

Дополнительная операция в способе изготовления-термообработка при температуре 300-400 С в течение 2 — 4 ч охлажден20 ного после совмещенного прессования и обжига материала улучшает качество материала и увеличивает выход годного, так как практически нивелирует действие внутренних напряжений и тем самым исключает об25 разование трещин.

Пример 1. В смесительную машину дозируют каменноугольный пек с размером части не более 0,5 мм и графитированный нефтяной кокс с размером частиц не более

30 0,3мм и перемешивают в течение 1 ч, Затем, не останавливая машины, дозируют смазывающую добавку: смесь порошка двусернистого молибдена и нитрида бора и дополнительно перемешивают в течение не

35 менее 30 мин, Готовую шихту загружают в пресс-форму, футерованную огнеупорным электроизоляционнь,м материалом, устанавливают на пресс горячего прессования и осуществляют СПО при давлении 300-600

40 кгс/см и температуре 900-1100 С пропусканием через шихту электрического тока в течение 1,5-2,0 ч. При этом происходит коксование каменноугольного пека. Самосмазывающийся материал получают в виде

45 заготовок диаметром 300 мм и высотой до

200 мм. Полученную заготовку охлаждают до300 С поддавлением, выпрессовываюти охлаждают до комнатной температуры на воздухе, Затем заготовку помещают в тер50 мошкаф, нагревают до 400 С, выдерживают в течение " ч и охлаждают до комнатной температуры совместно с термошкафом.

В табл,1 приведены составы самосмазывающегося материала, режимы обжига и

55 термообработки, Из полученных составов изготавливают самосмазывающийся материал, Качество материала после проведения механической обработки оценивают визуально по наличию микротрещин, выход годного оцениваг смесь нитрида бора с дисульфидом молибдена в их массовом соотношении 1:1-2— кокс каменноугольного пека— графитированный нефтяной кокс—

10 — 25;

5-10, остальное.

Таблица материала, Кокс каменноугол ьноro пека

12

10 ют по количеству годных заготовок после механической обработки из 100, выраженных в процентах.

Сравнительные испытания на износостойкость разработанного материала и прототипа проводят в установке, обеспечивающей периодическое изменение рабочей среды; вакуум, осушенные и влажные газы. Скорость скольжения 10 м/с, нагрузка 25 кгс/см . ,г

Вакуум соответствует остаточному давлению 10 мм рт.ст. Точка росы осушенного газа (гелия, азота) приблизительно минус

70 С, содержание влаги во влажных газах

12-15 г!мэ, Результаты сравнительных испытаний на износостойкость заявляемого обьекта и прототипа, а также качество и выход годного материала приведены в табл.2.

Как видно из табл.2, материал, полученный по предлагаемому изобретению, имеет скорость изнашивания в переменных условиях работы в 3 раза ниже известного.

Структура нового материала равномерная, без видимых микротрещин. Выход годных заготовок не менее 80 .

Изменение соотношения двусернистого молибдена и нитрида бора против заявленного, а также температуры термообработки влечет эа собой снижение иэносостойкости, ухудшение .качества и снижение выхода годного материала.

Формула изобретения

1. Самосмазыва.ощийся материал, содержащий кокс каменноугольнсго пека 510. мас. $;. смаэываюьцую добавку, включающую дисульфид молибдена 10 — 25 мас. Д и графитированный нефтяной кокс— остальное, отличающийся тем, что, с целью повышенич износостойкости материала в переменно сменяющихся условиях его работы s вакууме, осушенном и влаж5 ном газе, материал содержит смазывающую добавку, дополнительно включа ощую нитрид бора при его массовом соотношении к дисульфиду молибдена 1;1 — 2.

2. Способ получения самосмазывающе10 гося материала путем смешения каменноугольного пека, графитированнаго нефтяного кокса и смаэывающей добавки, включающей дисульфид молибдена, с последующим прессованием полученной шихты при дав15 лении 300 — 600 кгс/см и температуре 9001100 С при пропускании через шихту электрического тока, формованием и охлаждением полученного материала, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения

20 качества готового продукта, в качестве смазывающей добавки используют добавку, дополнительно включающую нитрид бора, и охлажденный материал дополнительно подвергают термообработке при 300 — 400 С в

25 течение 2 — 4 ч с последующим охлаждением с получением самосмазывающегося материала следующего состава, мас. Я,:

1772146

Продолжение табл, 1

Таблица 2

Скорость изнашивания в переменных условиях мкм/ч

Качество материала заготовок

Состав

Выход годных заготовок, Материал заготовок по всему объему имеет равномерную структуру без наблюдаемых визуально трещин.

Материал имеет наблюдаемые визуально микротрещины, преимущественно в верхней и нижней частях заготовок.

Материал имеет наблюдаемые визуально микротрещины по всем объем заготовок.

° 2,90 . 2,35

2,10

80,0

83,0

82,0 э QoI

62;0

57,0

7,65

Прототип

50,0

Составитель Т. ЖуравлеваТехред M.Моргентал Корректор Л. Филь

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3814 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5