Антифрикционный композиционный материал
Использование: изготовление подвижных уплотнений для несмазываемых узлов трения машин. Сущность изобретения: антифрикционный композиционный материал содержит, %: политетрафторэтилен 80-82; дисульфид молибдена 1-3; порошок оловянно-свинцовистой бронзы 5-12 и углеродный наполнитель 5-12. Углеродный наполнитель представляет собой углеродное волокно длиной 0,05-0,5 мм, полученное из выдержанного в течение не менее 48 ч в жидком фреоне карбонизованного угле волоки истого материала на гидратцеллюлозной основе , высушенного и измельченного в присутствии порошка политетрафторэтилена до волокон указанной длины. Свойства материала: прочность при растяжении 225- 279 кгс/см2, относительное удлинение при разрыве 54-192%, модуль упругости при растяжении 3900-4480 кгс/см2; усадка спеченного образца в направлении, перпендикулярном направлению прессования (по диаметру), составляет 0,60-0,97%, колебания усадки 0,19-0,24%; триботехнические характеристики: скорость изнашивания 0,065-0,068 мг/ч, коэффициент трения 0,06-0,07 (испытания по схеме палец-диск, материал диска - сталь 12Х18Н10Т, скорость скольжения 1 м/с, давление на поверхность трения 30 кгс/см2, рабочая среда - гелий газообразный). 2 табл. ел
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (f OCllATEHT CCCP)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ й@р,„„," 47 к
k (21) 4924941/05 (22) 11.08.91 (46) 30,04.93. Бюл. % 16 (71) Омское научно-производственное объединение "Сибкриотехника" (72) Ю.К.Машков, Н,Н.Сухарина, В.С.Забликов и Л.M.Ãàäèåâà (56) Фторопласты. Каталог. — Черкассы, 1983, с.149, 150, 169, 159.
Степанов M,Н. Статистическая обработка результатов механических испытаний.
М,: Машиностроение, 1968. (54) АНТИФРИКЦИОННЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ (57) Использование: изготовление подвижных уплотнений для несмазываемых узлов трения машин. Сущность изобретения: антифрикционный композиционный материал содержит, %: политетрафторэтилен 80-82; дисульфид молибдена 1 — 3; порошок оловянно-свинцовистой бронзы 5-12 и углеродный наполнитель 5-12. Углеродный наполнитель
Изобретение относится к области полимерных композиционных материалов, а именно — к антифрикционным композиционным материалам на основе фторопласта4, предназначенным для изготовления деталей несмазываемых узлов трения машинн.
Целью изобретения является повышеwe точности геометрических размеров изделий из данного материала, а также физико-механических и триботехнических характеристик, Поставленная цель достигается тем, что анюфрикционный композиционный матеЯЛ „18812190 А1
279 кгс/см, относительное удлинение при 2 разрыве 54 — 192%, модуль упругости при растяжении 3900 — 4480 кгс/см; усадка спеченного образца в направлении, перпендикулярном направлению прессования (по диаметру}, составляет 0,60-0,97%, колебания усадки 0,19-0,24%; триботехнические характеристики: скорость изнашивания 0,065 — 0,068 мг/ч, коэффициент трения 0,06-0,07 (испытания по схеме палец-диск, материал диска — сталь 12Х18Н10Т, скорость скольжения 1 м/с, давление на поверхность трения 30 кгс/см, рабочая среда— 2 гелий газообразный), 2 табл. риал содержит политетрафторзтилен, дисульфид молибдена, в качестве металлического наполнителя — порошок оловянносвинцовистой бронзы и в качестве углеродного наполнителя — углеродное волокно длиной 0,05-0,5 мм, полученное из выдержанного в течение не менее 48 ч в жидком фреоне карбонизованного углеволокнистого материала на гидратцеллюлозной основе, высушенного и измельченного в присутствии порошка политетрафторэтилена до волокон указанной длины, Обработка углеволокнистого материала жидким фреоном с последующим измельче1812190 нием в присутствии порошка политетрафторэтилена обеспечивают значительную химическую и механическую активацию поверхности частиц углеродного волокна, их взаимодействие с политетрафторэтиленом в процессе измельчения с образованием прочных адгезионных связей, вследствие чего существенно увеличиваются прочность соединения матрицы с волокнистым наполнителем и плотность упаковки частиц антифрикционного материала, что на макроуровне выражается в повышении прочности и снижении усадки материала, не ухудшая антифрикционных свойств матрицы — политетрафторэтилена, Пример. Для изготовления материала порошок фторопласта-4 марки ПН 80 мас., порошок оловянно-свинцовистой бронзы БрОС 15-5 8 мас.,(„дисульфид молибдена ДМ-1 2 мас.$ и 10 мас.7; углеродного волокна с длиной волокон 0,05„.0.5 мм смешивают в смесителе с частотой вращения 2800 мин-1, прессуют заготовки при давлении 1000-1100 кгс/см и спекают при темпераг туре (360 5) С с выдержкой при этой температуре из расчета 8 — 9 мин на 1 мм толщины стенки заготовок, Нагревание материала до температуры спекания проводят со скоростью 1,5 — 2 град/мин, охлаждение от температуры спекания до 327 С со скоростью 0,3-0,4 град/мин, от 327 до ZO С вЂ” свободное охлаждение вместе с печью. Углеродное волокно с указанной длиной волокон получают следующим образом, Карбонизованный углеволокнистый материал, например, УРАЛ Т-10, выдерживают в жидком фреоне, например хладоне 113, не менее 48 ч; Выдержка менее 48. ч не обеспечивает достаточной прочности антифрикционного материала из-за плохой адгезии фторопласта-4 к волокну, В качестве карбониэованного углеволокнистого материала используют УРАЛ Т10, УВК-1 "А", УУТ-2 или "Материал углеродный резаный для производства углепластиков" по ТУ 6-06-И124-85. В качестве жидких фреонов используют хладон 113, хладон 11, хладон 122. После сушки материал разрезают на кусочки и измельчают в мельнице в присутствии порошка фторопласта-4 до достижения размеров частиц волокна 0,05...0,5 мм; например, измельчение проводят в течение 3 — 9 мин в мельнице с подовыми вращающимися ножами с частотой вращения 7000 мин . Рецептура композиций представлена в табл,1, свойства материала — в табл,2. Определение прочности при растяжении и относительного удлинения при разрйве проводят по ГОСТ 11262-80, модуля упругости по ГОСТ 9550-81. Триботехнические характеристики определяют на машине трения, работающей. по схеме палец — диск, где пальцы диаметром 5 мм изготавливают иэ испытуемого материала. Материал диска (контртела)— сталь 12Х18Н10Т ГОСТ 5949-75, скорость скольжения 1 м/с, давление на поверхность 10 трения 30 кгс/см, рабочая среда — гелий г газообразный, Определение величины усадки MSb ($) спеченного образца в направлении, перпендикулярном направлению прессования (по 15 диаметру), проводят по формуле „= -0100 Dî где Dî — диаметр матрицы пресс-формы, 01 — диаметр образца после спекания, мм, По результатам определения усадки на десяти образцах рассчитывают колебания усадки ЛMSb (%) по формуле 25 ЛМЯЬ = S t on, где Sn — средняя квадратичная погрешность отдельного результата, Д; ., — коэффициент Стьюдента. Результаты испытаний материалов приведены в табл.2. Как следует из представленных данных, прочность предлагаемого материала на 1040 j, модуль упругости на 30-50% выше, чем у прототипа. При этом относительное 35 удлинение предлагаемого материала достаточно для изготовления уплотняющих элементов из этого материала. Скорость изнашивания предлагаемого материала почти в 2 раза ниже, а коэффициент трения 40 на 30-40% ниже, чем у прототипа, Усадка предлагаемого материала в 2 — 3 раза меньше, чем у материала КВН-3, при более низких значениях колебаний усадки (снижение на 20 — 30 j). Комплексное улучшение свойств предлагаемого материала позволит вдвое увеличить ресурс работы узлов трения и их надежность (за счет увеличения прочности) с применением данного материала. Благо50 даря значительному снижению усадки материала и ее стабилизации появляется возможность изготовления подвижных уплотнений из этого материала прогрессивным методом прямого формования, Формула изобретения Антифрикционный композиционный материал из политетрафторэтилена, дисульфида молибдена, металлического по1812190 рошка и углеродного наполнителя, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности геометрических размеров изделий из данного материала, а также физико-механических и триботехнических характеристик, материал в качестве металлического порошка содержит порошок оловянносвинцовистой бронзы, а в качестве углеродного наполнителя — у леродное волокно длиной 0,05 — 0,5 мм, полученное из выдержанного в течение не менее 48 ч в жидком фреоне карбонизованного углеволокнистоТаблица 1 Рецептура композиций Таблица 2 Свойства материала Модуль упругости при растяжении, кгс/см Скорость изнашивания, мг/ч Колебания усад,ки, Коэффициент трения Усадка, о Матариал Прочность при растяжении, кгс/см Относительное удлинение при разрыве, 0,066 0,068 0,065 279 258 192 0,06 0,07 0,07 0,67 0,60 0,97 0,19 0,19 0,24 4200 1,30 2,30 0,35 0,30 0.130 0,123 0,11 0,10 202 276 2900 П р и м е ч а н и е. К вЂ” контрольный пример. Составитель Н. Лузина Техред М,Моргентал Корректор М. Ткач Редактор Заказ 1558 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 118035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Композиция 1 Композиция 2 Композиция 3 Композиция 2 с углеродным волокном, не обработанным в жидком фреоне КВН-3/и ототип/ ro материала на гидратцеллюлоэной основе, высушенного и измельченного в присутствии порошка политетрафторэтилена до волокон указанной длины, причем компо5 ненты взяты в следующем соотношении. мас. : Политетрафторэтилен 80-82 Дисульфид молибдена 1 — 3 Порошок оловянно-свин10 цовистой бронзы 5 — 12 Указанное углеродное волокно 5-12.
