Антифрикционная композиция Советский патент 1993 года по МПК C08J5/16 C08J5/16 C08L61/10 C08K3/04 

Изобретение относится к области полимерных материалов, в частности углепла- стиков, используемых для изготовления подшипников скольжения, элементов узлов трения машин и механизмов, работающих без смазки, вводимой извне.

Цель изобретения - интенсификация и упрощение технологии изготовления деталей из данной композиции, улучшение их физико-механических показателей.

Поставленная цель достигается тем, что антифрикционная полимерная композиция, включающая наполнитель на основе нефтяного кокса, связующее в Ъиде фенолфор- мальдегидной смолы и графит, содержит в качестве наполнителя смесь нефтяных и пековых обожженных коксов, в качестве связующего-твердую фенолформальдегидную смолу с текучестью не менее 8 см и содержанием воды не более 2 мас., а также графит с зольностью не более 1 мае. % и без содержания ионов хлора и оксидов металлов, при следующем соотношении компонентов композиции, мас.%:

Смесь нефтяных и

пековых обожженных коксов70-75

Графит с зольностью

не более 1 мас.%, не

содержащий ионов

хлора и оксидов

металлов2-3

со

о

4 Ю О 00

00

. Фенолфпрмэльдегидная смола с

текучестью не менее

8 см и содержанием

воды не более 2

мас.%Остальное до 100

Композиция может дополнительно содержать технологическую смазочную добавку - олеиновую или стеариновую кислоты или нерастворимые в воде соли ука- занных кислот в количестве 0,9-1,0 мас.%.

В предложенной-композиции в качестве наполнителя используют смесь нефтяных и пековых обожженных коксов 6:1 (отходы электродного производства, в частности бой заготовок смесей коксов прокаленных ТУ 48-4801-36-87).

Пековая слагающая используемого коксового наполнителя характеризуется содержанием значительного количества фенольных и крезольных фракций, представляющих собой многомерные компоненты связующего. На стадии полимеризации связующего ( 200°С) происходит синтез фенол-крезольных группировок пекового кокса с образованием дополнительного по массе количества связующего, повышающего текучесть композиции в расплавленном состоянии.

Согласно изобретению, используют твердые фенолформальдегидные смолы с текучестью не менее 8 см и содержанием воды не более 2 мас.%, например СФ-010, СФ-0,15, СФ-342Аидр. . .

Характеристика фенолформальдегид- ных смол, используемых для получения предлагаемой композиции, представлена в табл.1.

Также в предлагаемой композиции используется графит с зольностью не более 1 % и без содержания ионов хлора и окислов металлов, а именно малозольный графит по ГОСТ 10274-79 (марки ЭУЗ-М).

Примеры конкретного выполнения.

Смесь нефтяных и пековых обожжен- ных коксов, твердую фенолформальдегид- ную смолу, графит, олеиновую кислоту в определенных пропорциях загружают в вибрационную водоохлаждаемую мельницу, где осуществляют их одновременный по- мол и смешивают в течение 5 мин. После отсева полученной смеси на вибросите и получения фракций не более 0,1 мм навеску порошковой композиции загружают в камеру литьевой машины типа Киазз. Пластификацию приводят при температуре 110-150°С впрыск - при температуре 180±10°С и давлении 120МПа,аотвержде- ние при температуре 200 ± 20°С.

Режимы выбирают в зависимости от исодных свойств композиции. Для изготовления опытных образцов еталей использовали смеси следующих сотавов, мас.%:

I состав (контрольный): Смесь нефтяных и . пековых обожженных коксов65,0 Твердая фенолфор- мальдегидная смола 31,5 Графит малозольный 2,5 Олеиновая кислота 1,0

II состав:

Смесь нефтяных и

пековых обожжен- а

ных коксов70,0

Твердая фенолформальдегидная смола26,5

Графит малозольный 2,5

Олеиновая кислота1,0

III состав: Смесь нефтяных и пековых обожжен. ных коксов72,5 Твердая фенолфор- мальдегидная смола 24,0 Графит малозольный 2,6 Стеариновая кислота 0,9

IV состав:

Смесь нефтяных и

пековых обожженных

коксов75,0

Твердая фенолформальдегидная смола21,5

Графит малозольный2,5

Стеарат кальция. 1,0

V состав (контрольный): Смесь нефтяных и пековых обожженных кбксов 80,0 Твердая фенолформальдегидная смола16,5 Графит малозольный 2,5 Олеиновая кислота 1,0

VI состав: Смесь нефтяных и пековых обожженных коксов71,5 Твердая фенолфор- - мальдегидная смола 25,5 Графит малозольный 2,0 Олеиновая кислота 1,0

VII состав: Смесь нефтяных и пековых обожженных коксов72,5 Твердая фенолфор- мальдегидная смола 24,5

Графит2,0 Олеиновая кислота 1.0

VIII состав: Смесь нефтяных и пековых обожженных коксов72,5 Твердая фенол- фо рмал ьде гид ная

смола23,5 Графит малозольный 3,0 Олеиновая кислота 1,0

IX состав:

Смесь нефтяных и

пековых обожженных коксов72,5

Твердая фенолформальдегидная смола22,5

Графит« 3,0

Олеиновая кислота1,0

Технологическая смазка - олеиновая или стеариновая кислоты или их соли не являются обязательным компонентом композиции. Технологическая смазка может наноситься непосредственно на формы, в том числе, в автоматическом режиме.

Текучесть композиции определялась по ОСТ 11.023.002-77 Пресс-материалы органические, полимерные. Метод определения текучести.

Результаты получены следующие:

Смесь № 1 к 23 см,°

Смесь № 2 20 см.

Смесь №3 18см.

Смесь № 4 16 см,

Смесь № 5к 7 см,

Смесь № 6 19.см,

Смесь Nfe 7 18 см,

Смесь №817 см,

Смесь № 9 16см.

Так как текучесть композиции с соотношением компонентов смеси Мг 5 недостаточная для получения деталей методом литья, дальнейшее исследование по ней не проводилось.

Новая полимерная углеграфитная композиция с применением в качестве наполнителя смеси нефтяных и пековых обожженных коксов и малозольного графита имеет большую текучесть в расплавленном состоянии, по сравнению с известной композицией.

Длительность цикла изготовления деталей значительно уменьшается, а твердость изменяется мало и составляет около 60 HRT 30. Например, длительность цикла изготовления втулки толщиной сменки 14 мм из заявляемой композиции методом литья составила 4 мин, а методом прессования около 20 мин. Умен,шились при этом

существенно и трудозатраты (23 раза). Использование в качестве основного ингредиента - наполнителя - смеси нефтяных и пековых обожженных коксов и некондици- онных материалов электродного производства, значительно удешевляет производство заявляемой композиции.

Образцы материала подвергали трибо- техническим испытаниям по методике 0 трибоцентра ИМПС АН БССР МР 74-82 на машине трения типа СМТ-1. В качестве контртела использовался ролик из стали 45, с твердостью рабочей поверхности , шероховатостью Rr 0,15-0,20 мм. 5 Прочность на сжатие определялась по ГОСТ 4651-82. Твердость определялась по шкале Супер Роквелл HRT 30 и составила не менее 60 HRT 30.

Результаты триботехнических испыта- 0 ний и испытаний на прочность при сжатии приведены в таблицах 2,3 и 4.

Анализ результатов испытаний опытных образцов из заявляемой композиции и . прототипа, представленных в табл.2,3,4 по- 5 казывает, что содержание связующего свыше 27,0% при незначительном повышении текучести и прочности, существенно снижает износостойкость. В то же время, повышение содержания наполнителя свыше 75% 0 (смеси NS 5 резко снижает текучесть композиции, делая ее практически непригодной для получения деталей литьевым методом

Установлено, что увеличение содержания графита свыше 3% значительно снижа- 5 ет износостойкость деталей.

Физико-механические показатели деталей из материала прототипа находятся нэ низком уровне.

Олеиновая кислота, равнозначно как и 0 стеариновая или их соли, необходима для лучшего извлечения .деталей из форм. Заметного влияния на другие показатели композиции она не оказывает.

А предлагаемой композиции отмечены 5 следующие преимущества:

обеспечение текучести, достаточной для литья деталей в расплавленном состоянии;

повышение производительности труда; 0 улучшение физико-механических показателей получаемых деталей;

улучшение условий труда;

повышение экономической эффективности, 5 Формула изобретения

1. Антифрикционная композиция, включающая фенолформальдегидную смолу, графит и наполнитель на основе нефтяного кокса, отличающаяся тем, что композиция в качестве фенолформяльдегидной смолы содержит твердую фенолфор- мальдегйдную смолу с текучестью не менее 8 см и содержанием воды не более 2 мас.%. в качестве графита - графит с зольностью не более 1 мас.%, не содержащий оксидов металлов и ионов хлора, и в качестве наполнителя на основе нефтяного кокса - смеситель нефтяных и пековых обожженных коксов, при следующем соотношении ингредиентов композиции, мас.%:

смесь нефтяных и

пековых обожженных

коксов70-75

графит с зольностью

не более 1 мас.%, не

содержащий оксидов металлов и

ионов хлора2-3 твердая фенолфор- мальдегидная смола с текучестью не менее 8 см и содержанием воды не

более 2 мас.%остальное до 100. 2. Антифрикционная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит технологическую смазочную добавку - олеиновую или стеариновую кислоту или нерастворимую в воде соль ука- занных кислот в количестве 0,9-1 мас.%.

Использование: изготоёление из угле- пластиков подшипников скольжения, элементов узлов трения машин и механизмов, работающих в режиме самосмазывания. Сущность изобретения: антифрикционная композиция содержит, %: смесь нефтяных и пековых обожженных коксов 70-75, графит с зольностью не более 1%, не содержащий оксидов металлов и ионов хлора, 2-3 и твердую фенолформальдегидную смолу с текучестью не менее 8 см и содержанием воды не более 2% - остальное до 100. Композиция также может дополнительно содержать технологическую смазочную добавку - олеиновую или стеариновую кислоту или нерастворимую в воде соль указанных кислот в количестве 0,9-1,0 мас.%. Текучесть композиции в расплавленном состоянии 16- 23 см, достаточная для изготовления деталей методом литья. Длительность цикла изготовления втулки толщиной стенки 14мм из новой композиции методом литья составляет 4 мин. Материал характеризуется улучшенными физико-механическими и триботехническиии свойствами 1 н.э. и 1 з.п. ф-лы, 4 табл. (Л с

Та бл и ц а 1

Характеристика фенолформальдегидных смол по ГОСТ 18694-80, используемых для производства заявленной антифрикционной композиции КМ-ЗН

Показатели

Нормы для различных марок фенолформальдегидных смол

СФ-010 новолачная

Внешний вид

Порошок,чешуйки

или

крошка от светло-зеленого до темно-коричневого цвета без посторонних включений

Jj-llSY.,, .-..

СФ-015 новолачная

СФ-342А новолачная

Порошок, чешуйки, крошки или куски неопределенной формы массой не более

1 кг. от желтого до коричнеовго цвета без посторонних включений. Точечные включения заполи- меризовавшейся смолы Не являются посторонними

30-70

105-115 40-100

1,5

е менее 50 10-12

6,0

80-120 80-120

12-15

Фиэиго-мехэнические показатели образцов, полученных из заявляемой «оппозиции е использованием реэольной

смолы СФ-342А

Применение: Р - давление а контакте. МПа; V-скорость скольжения, м/с.

Физико-механические показатели образцов, полученных из заявляемой композиции с использованием новолачной

смолы СФ-010

Примечение: Р - давление в контакте. МПа: V - скорость скольжения, м/с.

Физико-механические показатели образцов, получаемых из зэвляемой композиции с использованием

новолачной смолы СФ-015

Таблиц 2

Таблица 3

Таблица 4