Полимерный материал для узлов трения "люгам"

Изобретение относится к области композиционных материалов, используемых для изготовления антифрикционных деталей узлов трения в автопромышленности, например для вкладышей сферических шарниров. Полимерный материал для узлов трения «Люгам» содержит в мас.%: 34-70 полиамида-6, 10-16 полиэтилена высокого давления, 12-35 волокнистого углеродного наполнителя и 7-15 масляной добавки. Последняя представлена в виде композиции на основе минерального масла, поверхностно-активных веществ, функциональных присадок и измельченного кристаллического графита. Изобретение обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик материала за счет повышения его эластичности, обеспечивающей износостойкость при ударных нагрузках, а также за счет снижения коэффициента трения.

 

Изобретение относится к области композиционных материалов, используемых для изготовления антифрикционных деталей узлов трения в автопромышленности, например для вкладышей сферических шарниров.

Известна антифрикционная полимерная композиция (патент РФ №2114875, МПК C08J 5/16, C08L 77/02, опубл. 10.07.1998 г.), которая содержит алифатический полиамид, волокнистый углеродный наполнитель, полиэтилен низкого давления, анаэробный герметик. Как вариант композиция может содержать твердую смазку, например, в виде талька.

Недостатком данной композиции является ее дороговизна.

Известная антифрикционная самосмазывающаяся композиция, содержащая закись меди, абиетиновую кислоту, масло вазелиновое, графит, медные волокна, пластичную смазку и полиамид при следующем соотношении компонентов, мас.%: закись меди 7,1-10; абиетиновая кислота 3,5-6,7; масло вазелиновое 3,5-6,7; графит 3,5-6,7; медные волокна 3,5-6,7; пластичная смазка 10-10,6; полиамид - остальное (патент РФ №2193577, МПК C08J 5/16, C08L 77/02, опубл. 27.11.2002 г.).

Имея хорошие эксплуатационные свойства, данная композиция, однако, является дорогостоящим материалом.

Известна полимерная композиция, состоящая из алифатического полиамида-6 в количестве, мас.ч.: 59,5-80,75; углеволокнистого наполнителя 10,5-14,25; полиэтилена высокого давления 5-30 (патент РФ 2130470, МПК С C08L 23/02, опубл. 20.05.1999 г.).

Недостатком указанной полимерной композиции является повышенное значение коэффициента трения и низкие физико-механические свойства.

Наиболее близкой к предложенному изобретению является полимерная композиция для антифрикционного материала на основе полиамида-6 и полиэтилена (патент РФ 2237690, МПК С C08L 77/00, опубл. 10.10.2004 г.), содержащая углеродный волокнистый наполнитель, фторсодержащую добавку и порошкообразный технический углерод при следующем соотношении компонентов (в массовых частях):

Полиамид-6	75-45
Полиэтилен высокого давления	8-17
Углеродное волокно	10-40
Технический углерод	4-8
Фторсодержащая добавка	0,08-0,3

Данная композиция позволяет получать конструкционная материал, обладающий износостойкостью, низким коэффициентом трения, эффектом самосмазывания. Однако он не обеспечивает достаточную износостойкость при ударных нагрузках, особенно в условиях высоких температур.

Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик материала за счет повышения его эластичности, обеспечивающей износостойкость при ударных нагрузках, а также за счет снижения коэффициента трения.

Поставленная задача решается полимерным материалом для узлов трения на основе полиамида-6 и полиэтилена высокого давления, содержащим волокнистый углеродный наполнитель, который в отличие от прототипа содержит масляную добавку в виде композиции на основе минерального масла, поверхностно-активных веществ, функциональных присадок и измельченного кристаллического графита, при следующем содержании компонентов, мас.%:

Полиамид-6	34-70
Полиэтилен высокого давления	10-16
Волокнистый углеродный наполнитель	12-35
Масляная добавка	7-15

Сущность изобретения заключается в том, что полимерный материал содержит масляную добавку в виде серийно выпускаемой смазки узлов трения машин Россойл-600 (ТУ 0254-030-06377289-2000). Она представляет собой композицию на основе минерального масла с добавлением поверхностно-активных веществ, функциональных присадок и измельченного кристаллического графита. Использование при производстве полимерного материала указанной добавки позволяет существенно улучшить его эксплуатационные характеристики.

В качестве связующих термопластов в предложенном материале используется полиамид-6 (поли-эпсилонкапролактам) и полиэтилен высокого давления, например, марки 15813, которые широко применяются в промышленности. Волокнистый углеродный наполнитель выпускается промышленностью из полиакрилонитрила (УКН, УК) и вискозы (УВИС) высокотемпературной обработкой (1300-2200°С) волокон.

Испытания образцов из данного материала показали, что во всем заявленном интервале значений компонентов физико-механические адгезионные характеристики превосходят прототип.

Содержание компонентов, взятое ниже нижнего предела, не обеспечивает положительного эффекта, а превышение верхнего передела содержания компонентов не влечет за собой существенного улучшения трибологических характеристик и приводит к снижению механической прочности кмпозиции.

Предложенный полимерный материал получают путем смешения указанных компонентов при комнатной температуре.

Пример конкретного выполнения.

6 кг гранулированного полиамида-6, 1,8 кг полиэтилена высокого давления и 0,5 кг масляной добавки загружают в емкость и перемешивают при скорости 30 об/мин в течение 0,5 часа. Туда же подают волокнистый углеродный наполнитель типа «УКН» в количестве 1,7 кг.

Полученный материал гранулируют, а затем перерабатывают методом литья под давлением при температуре 250°С.

Полученные образцы в виде брусков подвергали испытаниям для определения физико-механических и трибологических характеристик.

При определении физико-механических характеристик получены следующие результаты:

изгибающее напряжение при максимальной нагрузке	99 МПа;
прочность при растяжении	82 МПа;
относительное удлинение при разрыве	6%
ударная вязкость по Шарни при 23°С	43 кДж/м2;
модуль упругости при изгибе	4,7 ГПа;
температура размягчения по Вика при нагрузке 5 кг	206°С.

Таким образом, предложенное изобретение позволяет создать износостойкий конструкционный антифрикционный самосмазывающийся материал, в котором сочетаются высокие трибологические и физико-механические показатели. Более высокие по сравнению с прототипом показатели свойств материала обусловлены использованием готовой масляной добавки, обеспечивающей повышение ресурса и надежности узлов за счет более низкого коэффициента трения между шаровым пальцем и вкладышем сферического шарнира, отсутствие шумов и скрипов при вращении и качении шарового пальца в корпусе с вкладышем из данного материала.

Полимерный материал для узлов трения на основе полиамида-6 и полиэтилена высокого давления, содержащий волокнистый углеродный наполнитель, отличающийся тем, что он содержит масляную добавку в виде композиции на основе минерального масла, поверхностно-активных веществ, функциональных присадок и измельченного кристаллического графита при следующем содержании компонентов, мас.%:

Полиамид-6	34-70
Полиэтилен высокого давления	10-16
Волокнистый углеродный наполнитель	12-35
Масляная добавка	7-15