АНТИФРИКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 1998 года по МПК C08J5/16 C08L61/10 C08K13/00 C08L61/10 C08L27/18 C08K13/00 C08K3/04 C08K3/34 

Предложение относится к узлам и деталям машин, преимущественно вращающимся, и прежде всего деталям подшипников скольжения и торцевых уплотнений, имеющих поверхность скольжения, выполненную в основном из графита, и работающих в условиях ограниченной смазки и сухого трения.

Известен антифрикционный материал, содержащий полимерное связующее в виде фенолформальдегидной смолы, кокс и металлический наполнитель (патент РФ N 2002764). Износостойкость и теплостойкость этого материала обеспечиваются выбором состава наполнителя в виде алюминиевого сплава и соотношением компонентов. Износостойкость в условиях сухого трения и ограниченной смазки к авт. св. N 615283 повышена путем создания эффекта твердой смазки, при этом роль этой смазки выполняет дефицитный и дорогостоящий селен.

В антифрикционных материалах на основе политетрафторэтилена использование в качестве наполнителя силицированного графита (очень токсичного в переработке материала) и карбида титана (авт.св. N 1696771), а также соединений свинца и молибдена (авт.св. N 770127) во многих случаях делает их применение просто нерациональным из-за высокой токсичности и дороговизны.

Известен антифрикционный материал, содержащий графит с низкой зольностью (патент РФ N 2073318). Исходный шихтовой материал для его создания путем графитизации является столь разнообразным по составу, номенклатуре и исходному фракционному состоянию, что неизбежно может привести к получению антифрикционного материала с чрезвычайно разнообразными свойствами, не каждое из которых обеспечивает решение задачи - снижение скорости изнашивания антифрикционного материала при работе в условиях сухого трения и ограниченной смазки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является антифрикционный материал по авт.св. N 1643574, содержащий графит, полимерное связующее в виде резольной фенолформальдегидной смолы и тальк. Недостатком этого материала является то, что основным его наполнителем является измельченная древесина, не обеспечивающая высоких триботехнических свойств при работе в условиях сухого трения при повышенных скоростях скольжения.

Задачей изобретения является обеспечение износостойких свойств при работе в условиях ограниченной смазки и сухого трения при повышенных скоростях скольжения.

Поставленная задача решается тем, что антифрикционный материал на основе смеси полимерного связующего и графита и талька в качестве смеси полимерного связующего и графита содержит графитопласт, представляющий собой смесь резольной фенолформальдегидной смолы, фторопласта порошкового термообработанного и графита электроугольного с зольностью не выше 5% при их массовом соотношении (22-28) : (3-7) : (65-75), соответственно, при следующем соотношении компонентов антифрикционного материала, мас.%: тальк 2-4; графитопласт остальное.

Для получения антифрикционного материала изготавливают графитопласт, для чего его компоненты в виде порошков с дисперсностью зерен до 100 мкм подвергают ударно-диффузионному перемешиванию, например, в вибромельнице. Графитопласт в виде порошка тщательно перемешивают с порошком талька и полученную смесь прессуют в брикеты под давлением 100-120 МПа. Полученные брикеты прессуют в прессформах, копирующих готовое изделие, под давлением 80-90 МПа при температуре 170-180^oС и выдерживают при них в течение времени из расчета 1 мин на 1 мм³ объема детали, но не менее 3 мин на деталь.

Поскольку антифрикционный материал содержит графит с малой зольностью и порошок фторопласта в составе графитопласта и дополнительно мелкодисперсный порошок талька, за счет адгезионного проникновения талька в однородную структуру связующего, гомогенно начиненного графитом и фторопластом, обеспечивается достаточное смазочное действие пленок талька и фторопласта на контактирующей поверхности трения особенно в момент пуска и при повышенных скоростях скольжения в условиях сухого трения и ограниченной смазки. Малый износ при эффективном самосмазывающем действии талька и фторопласта обеспечивается образованием постоянно функционирующей твердой износостойкой подложки из электроугольного графита и фенолформальдегидной смолы.

Для проведения испытаний используют следующие компоненты антифрикционного материала:
- графит электроугольный марки ЭУТ-1 или ЭУТ-II, ГОСТ 10274-82;
- фторопласт дисперсный порошковый термообработанный марки Ф-4ДПТ, ТУ 6-05-041-372-82;
- резольная фенолформальдегидная смола марки СФ-214 или СФ-342, ГОСТ 18694-88;
- тальк молотый марки ТМК-28, ГОСТ 21234-85.

Для испытаний изготавливают образцы диаметром 11,3 мм и высотой 15 мм.

Рецептура графитопласта приведена в табл.1.

Испытания проводятся на машине трения СМТ при следующих условиях: материал контртела - сталь 18ХН, термообработанная до НRс 52, с шероховатостью поверхности Rа 0,63, для создания условий ограниченной смазки в зону трения капельницей подается вода (одна капля в 3 с), скорость скольжения в зоне трения 5,6 м/с; давление на образец 4,5 кГс; время испытаний 30 мин.

Результаты испытаний образцов графитопластов приведены в табл.2.

Рецептура образцов антифрикционного материала приведена в табл.3.

Результаты сравнительных испытаний приведены в табл.4.

Испытания созданного антифрикционного материала с использованием графитопластов рецептуры 2 и 4 (табл.1) показали аналогичные результаты.

Изобретенный антифрикционный материал по своим износостойким характеристикам значительно превосходит известные антифрикционные материалы аналогичного назначения и может быть эффективно использован для изготовления подшипников скольжения и уплотнительных колец торцевых уплотнений, работающих в условиях ограниченной смазки и сухого трения при повышенных скоростях скольжения.

Материал содержит тальк и графитопласт, представляющий собой смесь резольной фенолформальдегидной смолы, фторопласта порошкового термообработанного и графита электроугольного с зольностью не выше 5%. Материал обеспечивает повышенную износостойкость при малых расходах на изготовление при работе в условиях ограниченной смазки и сухого трения и может быть использовано в торцевых уплотнениях и подшипниках скольжения. 4 табл.

Антифрикционный материал на основе смеси полимерного связующего и графита и талька, отличающийся тем, что в качестве смеси полимерного связующего и графита он содержит графитопласт, представляющий собой смесь резольной фенолформальдегидной смолы, фторопласта порошкового термообработанного и графита электроугольного с зольностью не выше 5% при их массовом соотношении (22 - 28) : (3 - 7) : (65 - 75) соответственно, при следующем соотношении компонентов антифрикционного материала, мас.%:
Тальк - 2 - 4
Графитопласт - Остальноед