Способ получения металлофторопластового материала с сетчатым антифрикционным слоем Российский патент 2019 года по МПК B22F7/04 B22F3/16 F16C33/28 

Изобретение относится к области получения подшипниковых антифрикционных самосмазывающихся материалов и может быть использовано в машиностроительной, авиационной, приборостроительной, химической и других областях техники в узлах сухого трения.

Известны способы получения биметаллических металлофторопластовых материалов с антифрикционным слоем, выполненным из сетчатых антифрикционных материалов, поры которых заполнены композитами на основе фторопласта-4 (Патенты РФ №1415572; 1418999; 2277997; 2212307). Сетчатый антифрикционный металлический слой, припеченный в стальной основе, различными способами, представляет собой бронзолатунные сетки различных размеров и переплетений. Использование антифрикционных бронзолатунных сеток позволило значительно увеличить долю полимера в рабочем слое данного материала. Материал обладает высокими износостойкими свойствами, работоспособен в широком диапазоне температур и нагрузок в условиях сухого трения. Однако главной особенностью подшипников скольжения, изготовленных из таких материалов, является то, что в начальный период эксплуатации наблюдается значительный износ утков бронзолатунных сеток при интенсивном изменении контурной и фактической площади контакта. (В.Е. Рогов, Б.Е. Мархадаев Динамика истирания металлополимерных материалов в процессе эксплуатации // Сборка в машиностроении, приборостроении 2010. №7. С. 33-37). При этом контурная и фактическая площади трибоконтактов увеличиваются. Значительный износ обусловлен тем, что в начальный период эксплуатации контактирование металлического вала с сетчатой поверхностью подшипника происходит по уткам, при этом площадь контакта минимальна. Получается, что подшипник скольжения, достигая величины допустимого износа, имеет удельные нагрузки значительно ниже, чем в начале эксплуатации. При этом из за значительного износа он бракуется. В связи с этим, для ответственных деталей с малым допуском на износ между вкладышем подшипника и валом использование таких вкладышей не целесообразно.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ получения биметаллического металлофторопластового материала (Патент РФ на изобретение №2212307) включающий предварительную обработку стальных листов, припекание пористого слоя в виде бронзолатунной сетки и заполнение пор композиционным материалом на основе фторопласта, предварительную обработку осуществляют бронзированием при помощи диффузионного насыщения, припекают бронзолатунную сетку в угольной засыпке, заполняют ячейки припеченной сетки впрессовыванием неориентированной фторопластовой пленки на гидравлическом прессе.

Прототипу присущи те же недостатки, что описаны для предыдущих способов, а именно значительный износ бронзолатунной сетки в начальный период эксплуатации.

Снизить износ таких сопряжений возможно за счет увеличения контурной площади контакта. Контурную и фактическую площади контакта (бронзолатунной сетки) можно изменить несколькими путями:

- использованием сеток из проволок с меньшим диаметром;

- использованием сеток с различным типом переплетения;

- путем механической обработки поверхности сетки.

Экспериментально установлено, что использование сеток из проволок с меньшим диаметром и сеток различного типа переплетения не приводят к значительному положительному результату.

В процессе механической обработки сетчатой поверхности готового металлофторопластового подшипника наблюдается увеличение контурной площади каждой контактирующей точки. Однако после механической обработки на образующихся контактных точках в виде эллипса отсутствует полимерный антифрикционный слой. Отсутствие разделительного фторопластового слоя на латунных металлических областях-контактах приводит к задирам металлических поверхностей при работе без смазочного материала. Таким образом, для подшипников скольжения, работающих без применения смазочных материалов необходимо не только увеличить площадь контакта, но и обеспечить наличие антифрикционного полимера на контактирующих поверхностях.

Технический результат изобретения - повышение срока службы подшипников скольжения из металлофторопластового материала с сетчатым антифрикционным слоем, за счет увеличения контурной и фактической площадей контакта и наличия полимера в зоне трения.

Технический результат достигается тем, что в способе включающим предварительную обработку стальных листов бронзированием при помощи диффузионного насыщения, припекание пористого слоя в виде бронзолатунной сетки и заполнение ячеек припеченной сетки впрессовыванием неориентированной фторопластовой пленки на гидравлическом прессе, сбором в пакет с разделительными прокладками и термообработкой, поверхность бронзолатунной сетки после впрессовывания неориентированной фторопластовой пленки подвергается механической обработке, после чего на обработанную поверхность сетки накладывается неориентированная фторопластовая пленка и подвергается впрессовыванию.

Ниже приведен пример осуществления заявляемого способа.

Поскольку в данном способе припекание бронзолатунных сеток к стальной пластине можно осуществлять всеми известными способами, поэтому описание этого процесса в примере опускаем.

Пример. Заранее полученную неориентированную пленку из композиционного материала, содержащего фторопласт и различные наполнители толщиной 0,2-0,5 мм нарезают по размеру стальных листов и впрессовывают в поры бронзолатунных сеток при давлении 200-300 кгс/см². Затем стальные листы с бронзолатунной сеткой закрепляют без коробления на ровной поверхности станка и механически обрабатывают на глубину 0,4-0,5 диаметра проволоки. Далее на обработанную поверхность бронзолатунной сетки накладывается неориентированная фторопластовая пленка толщиной 0,1-0,2 мм и проводится впрессовывание пленки при давлении 120-150 кгс/см². Собирают пакет из стальных листов с припеченной бронзолатунной сеткой и впрессованной фторопластовой пленкой, отделяя их между собой прокладками из нержавеющей стали или алюминиевой фольги толщиной 0,05-0,1 мм. Из таких пакетов набирают кассету, которая ограничивается толстыми листами из нержавеющей стали, рамками и стягивающими клиньями. Собранную кассету помещают в контейнер с угольной засыпкой, контейнер закрывают крышкой и герметизируют. Контейнер устанавливают в печь и нагревают до температуры 370-380°С со скоростью 100°С/ч и выдерживают 1-2 ч при данной температуре. Охлаждение ведут вместе с печью. После охлаждения кассету извлекают из контейнера и разбирают. Готовые подшипники изготовляют путем штамповки и калибровки.

Полимерная пленка, впрессованная после механической обработки сетки, адгезионно прочно закреплена с металлическими областями-контактами сетки и когезионно с полимером, находящимся в порах сетки.

Указанные предельные значения снятия стружки 0,4-0,5 диаметра проволоки обусловлены тем, что:

- при данном интервале можно получить оптимальное значение контурной площади, которая в процессе трения изменяется не значительно (В.Е. Рогов, Б.Е. Мархадаев Динамика истирания металлополимерных материалов в процессе эксплуатации // Сборка в машиностроении, приборостроении 2010. №7. С. 33-37);

- в данном интервале можно учесть допуски на толщину стального листа.

Кроме этого можно точно определить площадь контакта данного сопряжения и соответственно рассчитать допустимую нагрузку на данный узел трения.

Использование данных материалов в узлах трения, работающих без смазки, позволяет уменьшить износ и увеличить срок подшипников в 5-10 раз по сравнению с исходным материалом.

Изобретение может быть использовано в машиностроительной, авиационной, приборостроительной, химической и др. отраслях для создания самосмазывающихся антифрикционных материалов на стальной подложке с сетчатым антифрикционным слоем.

Изобретение относится к подшипниковым антифрикционным самосмазывающимся материалам. Способ получения металлофторопластового материала с сетчатым антифрикционным слоем включает предварительную обработку стальных листов бронзированием при помощи диффузионного насыщения, припекание пористого слоя в виде бронзолатунной сетки и заполнение ячеек припеченной сетки впрессовыванием неориентированной фторопластовой пленки на гидравлическом прессе. Поверхность бронзолатунной сетки после впрессовывания неориентированной фторопластовой пленки подвергают механической обработке, после чего на обработанную поверхность бронзолатунной сетки накладывают неориентированную фторопластовую пленку и производят впрессовывание пленки при давлении 120-150 кгс/см². Полученные стальные листы с припеченной бронзолатунной сеткой и впрессованной фторопластовой пленкой собирают в пакет с разделительными прокладками и проводят термообработку. Обеспечивается увеличение срока службы подшипников скольжения из металлофторопластового материала с сетчатым антифрикционным слоем за счет повышение контурной и фактической площадей контакта в процессе изготовления. 3 з.п. ф-лы.

1. Способ получения металлофторопластового материала с сетчатым антифрикционным слоем, включающий предварительную обработку стальных листов бронзированием при помощи диффузионного насыщения, припекание пористого слоя в виде бронзолатунной сетки и заполнение ячеек припеченной сетки впрессовыванием неориентированной фторопластовой пленки на гидравлическом прессе, отличающийся тем, что поверхность бронзолатунной сетки после впрессовывания неориентированной фторопластовой пленки подвергают механической обработке, после чего на обработанную поверхность бронзолатунной сетки накладывают неориентированную фторопластовую пленку и производят впрессовывание пленки при давлении 120-150 кгс/см², затем полученные стальные листы с припеченной бронзолатунной сеткой и впрессованной фторопластовой пленкой собирают в пакет с разделительными прокладками и проводят термообработку.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поверхность бронзолатунной сетки механически обрабатывают на глубину 0,4-0,5 диаметра проволоки.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на обработанную поверхность бронзолатунной сетки накладывают неориентированную фторопластовую пленку толщиной 0,1-0,2 мм.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что используют неориентированную фторопластовую пленку из того же материала, что при впрессовывании в бронзолатунную сетку.