КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ АНТИФРИКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 1998 года по МПК C08L61/10 C08K3/00 C08J5/16 C09K3/10 C08K3/00 C08K3/04 C08K3/08 

Изобретение относится к материалам, предназначенным для изготовления подшипников скольжения и торцевых уплотнительных колец, работающих в условиях ограниченной смазки, в частности в бензине и парах кислот.

Известна композиция для антифрикционного материала, содержащая фенолформальдегидную смолу, бронзовый порошок и графит (см. авторское свидетельство СССР N 404968).

Этот материал содержит древесину, а в зоне корпуса изделия - еще и стекловолокно.

По мнению авторов способа по а.с.N 404968, при использовании их совокупности признаков повышена прочность и износостойкость, увеличена ударная вязкость и уменьшен коэффициент трения изделия. Эти свойства, как указывают авторы, достигнуты не только и не столько за счет состава, сколько за счет дополнительных операций при изготовлении изделий. Так увеличение ударной вязкости и уменьшение коэффициента трения обеспечено термообработкой инфракрасными лучами, что заметно (на 2ч) увеличивает время изготовления и затраты на производство. Кроме того, эти затраты велики еще и из-за двойной операции изготовления деталей. Наличие в изделии корпуса стекловолокна по существу исключает его использование как торцевое уплотнение, поскольку его торцевые поверхности имеют весьма различные свойства. Кроме того, наличие в изделии древесины при высоких температурах среды и ограниченной смазки неизбежно приведет к ее "выгоранию и обугливанию", образованию пор и раковин, что приведет к потере изделием уплотняющих свойств и резкому уменьшению долговечности.

Задача изобретения - повышение долговечности деталей из антифрикционного материала при работе в условиях ограниченной смазки и при повышенных температурах среды, а также снижения расходов на их изготовление при расширении сферы применения.

Повышение долговечности работы деталей из антифрикционного материала обеспечено путем изменения состава структуры металлического порошка и уменьшения коэффициента трения в зоне контакта трущихся деталей узла трения.

Для этого композиция для антифрикционного материала, содержащая фенолформальдегидную смолу, бронзовый порошок и графит, отличающаяся тем, что в качестве бронзового порошка она содержит порошок с развитой поверхностью, включающей, мас.%: медь 78-83, олово 14-16, свинец 3-6, в качестве графита - графит кристаллический электродный и графит мелкочешуйчатый карандашный и дополнительно - тальк при следующем соотношении компонентов, мас.%:
бронзовый порошок - 20-30
графит кристаллический электродный - 35-45
графит мелкочешуйчатый карандашный - 5-10
тальк - 1-3
фенолформальдегидная смола - до 100
При использовании антифрикционного материала, охарактеризованного предложенной совокупностью признаков, будет обеспечено повышение долговечности работы деталей из этого материала в условиях ограниченной смазки и при повышенных температурах среды, поскольку упомянутые графиты, тальк и бронзовый порошок образуют однородную структуру за счет сцепления зерен бронзового порошка по развитой (дендритной или осколочной) поверхности, на части границ которых, как в замке, расположены порошки графитов и тальк, не разрушаемую в большом диапазоне температур из-за связующих свойств фенолформальдегидной смолы.

При этом в процессе работы на трущихся поверхностях деталей из антифрикционного материала карандашный графит и тальк обеспечивают оптимальные антифрикционные свойства, что в совокупности с высокими износостойкими свойствами электродного графита способствует повышению долговечности деталей узла трения.

Кроме того, бронзовый порошок с развитой поверхностью зерна, включающий, мас.%: медь 78 - 83, олово 14 - 16, свинец 3 - 6, повышает долговечность деталей из антифрикционного материала, поскольку зерна меди - основного компонента бронзового порошка - обеспечивают за счет своей дендритной или осколочной структуры упомянутую развитую поверхность сцепления, а олово или свинец - своеобразную спайку зерен.

Материал изготавливают из порошка бронзы марки БрОС 15-5 с развитой поверхностью зерна дендритной или осколочной формы со средней дисперсностью 120 мкм и содержащей, мас.%: 80-меди, 15 - олова и 5-свинца, электродного графита Завальевского месторождения дисперсностью до 20 мкм, карандашного графита этого же месторождения с зольностью не более 5% и дисперсностью до 20 мкм, талька марки ТРПН дисперсностью до 20 мкм и фенолформальдегидной смолы марки СФ-342.

Металлический порошок бронзы, графиты, тальк и смолу тщательно перемешивают и прессуют в брикеты под давлением 100-120 МПа. Приготовленные брикеты прессуют под давлением 50-80 МПа при температуре 170-180^oC и выдерживают под давлением и при температуре в течение времени, зависящего от объема прессуемой детали и выбираемого из расчета 1 мин на 1 куб.мм, но не менее 3-х мин на деталь.

Для испытаний изготавливают образцы диаметром 11,3 мм и высотой 15 мм. Рецептура материала образцов приведена в табл.1.

Испытания проводились без смазки на машине трения СМТ при следующих остальных условиях:
материал контртела - сталь 18XH, термообработанная до HRc 52 с шероховатостью поверхности Ra 0,63;
скорость скольжения - 5,6 м/с;
удельное давление - 4,5 МПа;
время испытаний - 30 мин.

Результаты приведены в табл.2.

Для сравнительных испытаний известного материала и материала согласно изобретению в бензине и парах уксусной кислоты были изготовлены по 3 образца следующего состава:
- известный материал (по авт.свид. N 404968) содержал, мас.%: 50-древесной крошки, 23-стекловолокна, 20 - завальевского карандашного графита, 7 - порошка бронзы БрОС 15-5 и дополнительно 25-фенолформальдегидной смолы СФ-342;
- материал согласно изобретению содержал, мас.%: 25-порошка бронзы БрОС 15-5 с дендритной поверхностью зерна, 40 - завальевского электродного графита, 8 - завальевского карандашного графита, 2 - талька ТРПН и 25-фенолформальдегидной смолы СФ-342.

Испытания в бензине и парах уксусной кислоты проводятся на роликовом насосе коловратного типа при следующих условиях:
- материала сопрягаемой пары - сталь 95X18, термообработанная до HRc 52, Ra 0,63;
- число оборотов ротора - 4500 1/мин;
- давление среды - 0,2 МПа.

Для испытаний используется бензин марки АИ-72 по ГОСТ 2084-88 при комнатной температуре и пары уксусной кислоты при температуре плюс 250^oC.

Замеры проводятся через 1000 ч испытаний.

Износы материалов приведены в табл.3.

Предлагаемый материал при работе в бензине и парах уксусной кислоты, т. е. в условиях ограниченной смазки, значительно меньше изнашивается, а, следовательно, и более долговечен, чем известный материал, и может быть эффективно использован для изготовления подшипников скольжения и торцевых уплотнительных колец, работающих в условиях ограниченной смазки и при повышенной температуре рабочей среды.

Использование: для подшипников скольжения и торцовых уплотнений. Композиция содержит, мас.%: бронзовый порошок, включающий 78 - 83 мас.% меди; 14 - 16 мас. % олова и 3 - 6 мас.% свинца, - 20 - 30, графит кристаллический электродный - 35 - 45, графит мелкочешуйчатый карандашный - 5 - 10, тальк - 1 - 3, фенолформальдегидная смола - до 100. 3 табл.

Композиция для антифрикционного материала, содержащая фенолформальдегидную смолу, бронзовый порошок и графит, отличающаяся тем, что в качестве бронзового порошка она содержит порошок с развитой поверхностью, включающий, мас.%:
Медь - 78 - 83
Олово - 14 - 16
Свинец - 3 - 6
в качестве графита - графит кристаллический электродный и графит мелкочешуйчатый карандашный и дополнительно - тальк при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Бронзовый порошок - 20 - 30
Графит кристаллический электродный - 35 - 45
Графит мелкочешуйчатый карандашный - 5 - 10
Тальк - 1 - 3
Фенолформальдегидная смола - До 100я