Самосмазывающийся материал и способ его получения Советский патент 1992 года по МПК C10M177/00 C10M169/04 C10M169/04 C10M125/02 C10M125/26 C10M103/02 C10N30/06 

fcЈ

t

Использование: в качестве элементов трения, например поршневых и сальниковых уплотнений в компрессорах без смазки. Сущность изобретения: самосмазывающийся материал содержит смесь нитрида бора с дисульфидом молибдена и их массовом соотношении 1:(1-2) 10-25%, кокс каменноугольного пека 5-10% и графитированный нафтяной кокс остальное. Материал получают путем смешения каменноугольного пека, графитированного нефтяного кокса и смеси дисульфида молибдена с нитридом бора, полученную шихту прессуют при давлении 300-600 кгс/см2 и температуре 900-1100°С при пропускании через шихту электрического тока. Материал затем формуют, охлаждают, подвергают термообработке при температуре 300-400°С в течение 2-4 ч и снова охлаждают. 2 с.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к самосмазывающимся материалам, полученным способом совмещенного прессования и обжига (СПО). Изделия из конечного материала предназначены для использования в качестве элементов трения, например, поршневых и сальниковых уплотнений в компрессорах без смазки, комп- ремирующих осушенные и влажные газы, а также в качестве торцовых уплотнений в установках, обеспечивающих получение вакуума при повышенной температуре и нагрузке.

Известен самосмазывающийся материал, состоящий из, мас..%:

обожженный кокс

каменноугольного

пека30-35,

графитированный

нефтяной кокс50-65,

смазывающая добавка двусернистый молибден5-15.

Элементы трения, выполненные из этого материала, не обеспечивают требуемую износостойкость,

Материал не удовлетворяет потребителей по качеству, а изготовителей - по выходу годных заготовок.

Наиболее близким к настоящему изобретению является самосмазывающийся материал, содержащий мас.%:

кокс каменноугольного пека 5-10

смазывающую добавку двусернистый молибден10-25,

графитированный нефтяной

коксостальное.

Для приготовления указанного материала шихту, состоящую из двусернистого моXIVJ

ю

Ј о

либдена, каменноугольного пека с температурой размягчения 120-250°С и графитиро- ванного нефтяного кокса, смешивают в смесильной машине в течение 1 ч. Затем шихту загружают в пресс-форму, футеро- ванную огнеупорным электроизоляционным материалом, и устанавливают на пресс горячего прессования. Термическую обработку ведут при удельном давлении (300- 600) кгс/см2 и температуре 900-1100°С, пропуская электрический ток непосредственно через шихту в течение 1,5-2 ч.

Высокая износостойкость материала, полученного вышеописанным способом, ограничивается использованием его лишь в сухом газе и в вакууме.

Недостатком материала является низкая износостойкость при работе в переменных условиях, то есть при циклическом изменении влажности газовой среды. Эле- менты трения из материала в этих условиях интенсивно изнашиваются. Способ получения этого материала не обеспечивает высо- кого выхода годного: из-за внутренних напряжений при хранении в заготовках об- разуются микротрещины, а при механической обработке происходит разрушение материала, то есть получают материал низкого качества.

Целью изобретения является повыше- ние износостойкости материала в переменно сменяющихся условиях его работы о вакууме, осушенном и влажном газе и улучшении качества материала.

Поставленная цель достигается тем, что самосмазывающийся материал, содержащий кокс каменноугольного пека 5-10 мас.%, смазывающую добавку, включающую дисульфид молибдена 10-25 мас.% и графитированный нефтяной кокс осталь- ное, содержит смазывающую добавку, дополнительно включающую нитрид бора при его массовом соотношении к дисульфиду молибдена 1:1-2.

Способ получения самосмазывающего- ся материала включает смешивание шихты из каменноугольного пекэ, графитироеан- ного нефтяного кокса и смазывающей добавки, прессование шихты под давлением 300-600 кгс/см2 и температуре 900-1100°С при пропускании через шихту электрическо- го тока, формование и охлаждение получен- ного материала и дополнительную термообработку охлах деннога материала при температуре 300-400°С в течение 2-4 ч с последующим охлаждением и получением самое -взывающегося материала следующего состава, мас.%: Смесь нитрида бора с дисульфидом

молибдена в их массовом

соотношении

1:1-210-25

Кокс каменноугольного

пека5-10

Графитированный

нефтяной коксОстальное

Добавление к двусернистому молибдену нитрида бора в соотношении (1-2): 1 и использование этой смеси в материале в качестве смазывающей добавки оказывает синергическое действие на процесс трения в переменных условиях: вакуум, осушенный и влажный газы и существенно увеличивает износостойкость самосмазывающегося материала.

Дополнительная операция в способе изготовления-термообработка при температуре 300-400°С в течение 2-4 ч охлажденного после совмещенного прессования и обжига материала улучшает качество материала и увеличивает выход годного, так как. практически нивелирует действие внутренних напряжений и тем самым исключает образование трещин.

П р и м е р 1. В смесительную машину дозируют каменноугольный пек с размером части не более 0,5 мм и графитированный нефтяной кокс с размером частиц не более 0,3 мм и перемешивают в течение 1 ч. Затем, не останавливая машины, дозируют смазывающую добавку: смесь порошка двусерни- стого молибдена и нитрида б ора и дополнительно перемешивают в течение не менее 30 мин, Готовую шихту загружают в пресс-форму, футерованную огнеупорным электроизоляционным материалом, устанавливают на пресс горячего прессования и осуществляют СПО при давлении 300-600 кгс/см и температуре 900-1100°С пропусканием через шихту электрического тока в течение 1,5-2,0 ч. При этом происходит коксование каменноугольного пека. Самосмазывающийся материал получают в виде заготовок диаметром 300 мм и высотой до 200 мм. Полученную заготовку охлаждают доЗОО°С под давлением, выпрессовываюти охлаждеют до комнатной температуры на воздухе, Затем заготовку помещают в термошкаф, нагревают до 400°С, выдерживают в течение 2 ч и охлаждают до комнатной температуры совместно с термошкафом.

В табл.1 приведены составы самосмазывающегося материала, режимы обжига и термообработки.

Из полученных составов изготавливают самосмазывающийся материал. Качество материала после проведения механической обработки оценивают визуально по наличию микротрещин, выход годного оценивают по количеству годных заготовок после механической обработки из 100, выраженных в процентах.

Сравнительные испытания на износостойкость разработанного материала и прото- типа проводят в установке, обеспечивающей периодическое изменение рабочей среды: вакуум, осушенные и влажные газы, Скорость скольженил 10 м/с, нагрузка 25 кгс/см2. Вакуум соответствует остаточному давле- нию мм рт.ст. Точка росы осушенного газа (гелия, азота) приблизительно минус 70°С, содержание влаги во влажных газах 12-15 г/м3.

Результаты сравнительных испытаний на износостойкость заявляемого объекта и прототипа, а также качество и выход годного материала приведены в табл.2.

Как видно из табл.2, материал, полученный по предлагаемому изобретению, имеет скорость изнашивания в переменных условиях работы в 3 раза ниже известного. Структура нового материала равномерная, без видимых микротрещин. Выход годных заготовок не менее 80%.

Изменение соотношения двусерни- стого молибдена и нитрида бора против заявленного, а также температуры термообработки влечет за собой снижение износостойкости, ухудшение качества и снижение выхода годного материала.

Формула изобретения

t

смесь нитрида бора с дисульфидом молибдена в их массовом соотношении 1:1-2 10-25; кокс каменноугольного пека- 5-10; графитироваиный нефтяной кокс - остальное.

Таблица 1

Продолжение табл. 1

Таблица 2