Слоистый материал для элементов скольжения Советский патент 1993 года по МПК F16C33/24 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к узлам трения скольжения.

Известен слоистый материал для эле-, ментов скольжения, выполненный из металлического формованного изделия, например, ткани из оловянной бронзы, и имеющих различную толщину частиц из уменьшающих трение веществ, например, графита, политетрафторэтилена, окислов металла, имидных пластмасс, причем формованное изделие и частицы из уменьшающих трение веществ заключены в полимерную оболочку, например, из поли- имидной смолы.

Недостаток известного слоистого материала заключается в том, что его износостойкость не является полностью удовлетворительной.

Целью изобретения повышение износостойкости слоистого материала для элемен- 1гов скольжения.

Цель достигается тем, что полимерная матрица нанесена на металлический слой с образованием рабочей поверхности полимерной матрицы различной толщины.

Пленка, имеет равномерную основную толщину, составляющую предпочтительно 2,5-6 мк, которая местами увеличивается до 10 мк. Эти утолщенные участки, обусловленные наличием частиц большей толщины, как правило, имеют различную толщину. Однако максимальная толщина рабочей поверхности полимерной матрицы в области утолщений, как правило, составляет не больше 10 мк.

Наличием утолщений, распределенных в виде темных пятен по виду леопардного меха по рабочей поверхности слоистого материала, создается искусственная шероховатость поверхности, обеспечивающая при работе содержащей соответствующий элемент скольжения трибологической системы лучшее удержание смазочного материала, в . частности жидкого смазочного материала. По мере уменьшения утолщенных участков рабочей поверхности высвобождаются накопленные там, улучшающие антифрикционную характеристику частицы. Таким образом вследствие уменьшения утолще- : ний достигается возрастающее улучшение антифрикционных свойств рабочей поверхСП

с

00 О

ю

00

00

ю

Сл

ности, что наконец приводит к меньшему износу.

Для получения полимерной матрицы используют растворяющийся полимер, например, эпоксидную смолу. К раствору полимера добавляют частицы из уменьшающих трение веществ, в частности политетрафторэтилена и / или фторированного графита и/или дисульфида молибдена, и полученную дисперсию наносят на свободную поверхность предварительно обезжиренного металлического слоя, выполненного предпочтительно из алюминиевого сплава, причем пятнообразные утолщения предварительно образуются в нанесенном слое при сушке или предварительной сшивке полимера. Образовавшаяся таким образом негомогенная пленка вжига- ется в поверхность металлического слоя при температуре 100-250°С с окончательным выполнением неравномерно распределенных по всей поверхности пленки пятнооб- разных утолщений. Дисперсию сначала можно наносить в виде слоя равномерной толщины, Вследствие получаемого по мере продвижения предварительной сшивки и в ыделения или улетучивания растворителя уменьшения толщины слоя и увеличивающегося при этом напряжения поверхности полимерной матрицы, содержащиеся в дисперсии твердые частицы предпочтительно перемещаются в пятнообразные зоны, так что там образуются желаемые утолщения. .Этот эффект может надежно и эффективно достигаться в том случае, если слой наносят с толщиной, примерно равной, предпочтительно же примерно незначительно большей, чем вышеуказанная максимальная толщина диспергированных частиц, и сразу же после нанесения слоя осуществляется уменьшение толщины полимерной матрицы с частичным твердением. Путем такого установления толщины слоя достигается то, что с уменьшением толщины лаковой матрицы содержащиеся в дисперсии твердые частицы местами могут накапливаться пятнооб- разно. При этом немедленное уменьшение толщины после нанесения слоя обеспечивает то, что диспергированные частицы накапливаются с образованием пятнообразных утолщений, прежде чем они могут скрепляться в тех зонах, куда они сначала попадают в процессе нанесения слоя.

Нанесение дисперсии растворенного . полимера и частиц из уменьшающих трение веществ можно осуществлять известными методами, например, распылением, напрыскиванием и намазыванием.

Предлагаемый слоистый материал для элементов скольжения и его изготовление

схематически изображены на чертежах, где на фиг,1 показан участок предлагаемого слоистого материала в увеличенном масштабе, разрез; на фиг.2 -слоистый материал,

вид сверху (сильно увеличен); на фиг.З - разрез через слоистый материал А-А на фиг.2; на фиг.4-7 - схема приемов при изготовлении предлагаемого слоистого материала.

Предлагаемый слоистый материал для элементов скольжения, например, для изготовления опор шатуна дизеля, содержит металлический слой 1, выполненный из алюминиевого сплава типа AIZn5SI2CuPb и

5 нанесенный на несущий слой 2 из стали. На свободную поверхность металлического слоя 1 нанесен пленкообразный слой 3, состоящий из имеющих различную величину частиц 4 из политетрафторэтилена, заклю0 ценных в матрицу 5 из эпоксидной смолы.

По основной части поверхности слой 3 имеет основную толщину 6, которая согласно данному примеру колеблется между 3 мк и 5 мк. Из этой поверхности основной тол5 щиной 6 неравномерно выступают пятнооб- разно распределенные участки 7, имеющие большую толщину 8 (до около 10 мк). Как изображено на фиг.З, частицы 4 могут иметь величину до 10 мкм, причем имеются также

0 частицы с гораздо меньшей величиной. Частицы 4 размещены предпочтительно на утолщенных участках 7 слоя 5 (см.фиг.З). Слой 3 согласно изображенному примеру связан со свободной поверхностью метал5 лического слоя 1 путем вжигания.

Возможный вариант изготовления предлагаемого слоистого материала схематически изображен на фиг.4-7. Как изображено на фиг.4, посредством распылителя 9

0 на свободную поверхность металлического слоя 1 наносят предварительно изготовленную дисперсию растворенного полимера и частиц из уменьшающих трение веществ. Толщина нанесенного дисперсионного слоя

5 Ю может составлять 10-15 мк, так что и наибольшие частицы 4 еще полностью находятся в растворе полимера. Таким образом вследствие напряжения поверхности раствора полимера, например, раствора эпок0 сидной смолы, получают в основном гладкую свободную поверхность дисперсионного слоя 10, Непосредственно после нанесения на металлический слой 1 дисперсионный слой 10 нагревают до тем5 пературы около 100°С, при помощи подходящего прибора 11 (см.фиг,5). Вследствие этого осуществляется предварительная сшивка лаковой матрицы, вызывающая усадку лаковой матрицы. Вследствие этого более толстые частицы 4 выходят на свободную верхнюю сторону дисперсионного слоя 10. .Вследствие имеющегося в поверхности лаковой матрицы напряжения частицы А скапливаются, так что они собираются предпочтительно на пятнообразных участ- ках 7. Там толщина слоя 10 определяется величиной частиц 4, так что предварительно образуются пятнообразные утолщенные участки 7. После предварительной сшивки лаковой матрицы слоистый материал в этой стадии можно перерабатывать в элементы скольжения, например, во вкладыши или втулки подшипников скольжения. Как изображено на фиг.б и 7, наконец осуществляется вжигание слоя 3 в поверхность металлического слоя 1. Это можно осуществлять, например, при температуре 100- 250°С в туннельной печи 15. При вжигании или отверждении слоя 3 происходит дальнейшая усадка лаковой матрицы, так что утолщенные участки 7 относительно окончательной структуры выполняются более четко до достижения изображенной на фиг.2 и 3 окончательной структуры слоя 3.

Пробы изображенного на чертеже ело- истого материала и слоистого материала со- гласно прототипу исследовались на износостойкость на испытательном стенде, с радиальными подшипниками, позволяющем эксплуатацию в условиях, подобных эксплуатационным условиям подшипников шатуна в дизельном двигателе. Рабочие поверхности изображенного на чертеже предлагаемого слоистого материала были гладкими и полностью свободными от повреждений даже по истечении 250 часов работы в основном при полной нагрузке (то есть 70 N/мм2 нагрузки подшипника при 4000 об/мин). В противоположность этому у всех проб слоистого материала согласно прототипу проявлялись трещины от усталости материала на рабочих поверхностях, Формула, изобретения

1. Слоистый материал для элементов скольжения, содержащий металлический слой и частицы из уменьшающих трение веществ, выполненные с различной величиной и заключенные в полимерную матрицу, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости, полимерная матрица выполнена в виде пленки и размещена на частицах с огибанием последних и образованием рабочей по- верхности полимерной матрицы переменной толщины.

2. Материал по п. 1, отличающийся тем, что минимальная толщина рабочей поверхности полимерной матрицы составляет 2,5т6 мкм, а максимальная до 10 мкм.

Использование: узлы трения скольжения. Сущность изобретения: на металлическом слое размещены частицы из уменьшающих трение веществ. Частицы выполнены с различной величиной и заключены в полимерную матрицу в виде пленки. Пленка огибает частицы и образует рабочую поверхность полимерной матрицы переменной толщины. Минимальная толщина рабочей поверхности полимерной матрицы может составлять 2,5-6 мкм, а максимальная - до 10 мкм. Материал повышает износостойкость. 1 з.п. ф-лы, 7 ил. .

Фиг. 2.

1 - Л - г /Л. .Л

-7-/////S//S/////SS/////// //////// Лл

.10 4 7ФИГ.

LJ)ji

D

12

Z

ОКГ.&

/

. «ИГ.