close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY8570

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 8570
(13) C1
(19)
(46) 2006.10.30
(12)
7
(51) C 08J 5/16,
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 08L 27/18
АНТИФРИКЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ
(21) Номер заявки: a 20031230
(22) 2003.12.29
(43) 2005.06.30
(71) Заявитель: Республиканское конструкторское унитарное предприятие
"ГСКБ по зерноуборочной и кормоуборочной технике" (BY)
(72) Авторы: Шуринов Валентин Алексеевич; Дюжев Андрей Анисимович; Злотников Игорь Иванович;
Биран Владимир Владимирович;
Соловей Николай Федорович; Иванова Екатерина Марковна (BY)
(73) Патентообладатель: Республиканское
конструкторское унитарное предприятие "ГСКБ по зерноуборочной и кормоуборочной технике" (BY)
(56) SU 992542, 1983.
SU 1578155 A1, 1990.
SU 1692996 A1, 1991.
SU 747867, 1980.
EP 0356948 A2, 1990.
EP 0132094 A1, 1985.
EP 0089206 A2, 1983.
BY 8570 C1 2006.10.30
(57)
Антифрикционная композиция, включающая политетрафторэтилен, графит и базальтовое волокно, отличающаяся тем, что дополнительно содержит диоксид титана и/или
оксид цинка и полисульфон при следующем соотношении компонентов, мас. %:
графит
3-8
базальтовое волокно
1-5
диоксид титана и/или оксид цинка
2-6
полисульфон
5-12
политетрафторэтилен
остальное.
Изобретение относится к полимерным композиционным материалам антифрикционного назначения, предназначенным для изготовления деталей узлов трения, работающих
при отсутствии смазки или ее ограничении в условиях высоких температур, переменных
нагрузок, наличия агрессивных сред.
Широко известны антифрикционные материалы на основе политетрафторэтилена
(ПТФЭ) например: материал Ф4К20, включающий ПТФЭ - 80 мас. % и нефтяной кокс
марки KЛ-1; материал Ф4Г3, включающий ПТФЭ - 97 мас. % и графит; материал Ф4С15,
включающий ПТФЭ - 85 мас. % [1]. Эти материалы используются в основном в химической промышленности для работы при трении без смазки. Недостатком материала является низкая износостойкость и высокий коэффициент трения при трении без смазки.
Известна антифрикционная полимерная композиция, включающая (мас. %): сополимер этилена с тетрафторэтиленом (69-93), графит (4-15) и волокнообразный наполнитель,
выбранный из группы: стекловолокно, углеродное волокно, асбест (3-25) [2]. Недостатком
композиции является сравнительно высокий коэффициент трения, особенно при использовании стекловолокна или асбеста и недостаточная теплостойкость, так как указанный
сополимер имеет более низкую теплостойкость, чем ПТФЭ.
BY 8570 C1 2006.10.30
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является антифрикционная композиция (материал Ф4Г20М5С10), включающая (мас. %): ПТФЭ (65),
графит (20) и волокнистый наполнитель - рубленое стекловолокно (10) [3]. Композиция
также включает в себя дисульфид молибдена - 5 мас. %. Этот материал обладает высокой
износостойкостью и успешно применяется в узлах трения, работающих без смазки, а также в условиях воздействия агрессивных сред. Недостатком известной композиции являются низкие механические показатели и теплостойкость, а также склонность к холодному
течению под нагрузкой. Кроме того, наличие стекловолокна приводит к повышенному износу контртела при трении и предъявляет специальные требования к свойствам контактирующего материала.
Задачей изобретения является повышение механической прочности, теплостойкости и
улучшение антифрикционных свойств.
Поставленная задача решается тем, что антифрикционная композиция, включающая
политетрафторэтилен, графит и волокнистый наполнитель, в качестве волокнистого наполнителя содержит базальтовое волокно и дополнительно диоксид титана и/или оксид
цинка и полисульфон при следующем соотношении компонентов, мас. %:
графит
3-8
базальтовое волокно
1-5
диоксид титана и/или оксид цинка
2-6
полисульфон
5-12
политетрафторэтилен
остальное.
Сущность изобретения и механизм действия компонентов заключается в следующем.
Мелкодисперсные диоксид титана и/или оксид цинка, во-первых, повышают механическую
прочность и твердость материала, во-вторых, повышают теплостойкость ПТФЭ, а кроме
того, играют роль модификатора трения, изменяя характер фрикционного переноса ПТФЭ
при трении. Они регулируют толщину пленок фрикционного переноса, что стабилизирует
коэффициент трения в процессе работы подшипника и при изменении нагрузки, что особенно важно при воздействии на узел трения переменных механических нагрузок. Введение в
композицию диоксида титана и/или оксида цинка менее 2 мас. % приводит к уменьшению
механической прочности и теплостойкости, а также нестабильности коэффициента трения, а
содержание более 6 мас. % увеличивает хрупкость материала и его износ при трении.
Базальтовое волокно является армирующим элементом, повышающим механическую
прочность матрицы из ПТФЭ и существенно снижающим текучесть материала под нагрузкой. По сравнению со стекловолокном оно меньше повышает коэффициент трения и
износ металлического контртела. Введение в композицию базальтового волокна в количестве менее 1 мас. % приводит к снижению механической прочности, а введение более 5
мас. % связано с технологическими трудностями и не приводит к дополнительному положительному эффекту.
Полисульфон является структурообразующим компонентом, который при спекании
заготовок из ПТФЭ плавится и заполняет все микропустоты внутри матрицы из ПТФЭ и
на границе раздела матрица - наполнитель. Особенно эффективно применение полисульфона в сочетании с базальтовым волокном, так как в этом случае расплав полисульфона
является модификатором поверхности базальтового волокна, увеличивающим адгезионное
взаимодействие на границе волокно-ПТФЭ. Содержание полисульфона менее 5 мас. %
приводит к снижению механической прочности и износостойкости материала, а содержание более 12 мас. % снижает теплостойкость материала.
Графит является традиционным, недефицитным и недорогим антифрикционным наполнителем. Содержание графита в пределах 3-8 мас. % позволяет оптимально сочетать
антифрикционные и прочностные свойства материала.
Антифрикционную композицию готовили следующим образом. Порошки ПТФЭ, диоксида титана и/или оксида цинка и графита смешивали в смесителе лопастного типа. Отдельно смешивали полисульфон и измельченное базальтовое волокно (длина волокна 2-3 мм).
2
BY 8570 C1 2006.10.30
Полученные смеси совмещали друг с другом и снова производили смешение до получения
однородной массы. Из полученного порошка методом холодного прессования при давлении 40-50 МПа изготавливали заготовки изделий и образцы для испытаний. Полученные
заготовки загружали в электропечь, которую вместе с заготовками нагревали по специальной программе до температуры 375±5 °С. Время выдержки при температуре определяли из расчета 5 мин на 1 мм толщины изделия. Охлаждение производили вместе с печью.
Составы антифрикционных композиций конкретного выполнения приведены в табл. 1.
Сравнительные свойства предлагаемой композиции и известной приведены в табл. 2.
Антифрикционную композицию по прототипу готовили следующим образом. Все
компоненты (ПТФЭ, графит, дисульфид молибдена и рубленое стекловолокно) загружали
в смеситель и смешивали до получения однородной смеси. Из полученного материала методом холодного прессования при давлении 40-50 МПа, изготавливали образцы для испытаний, которые термообрабатывали при температуре 375±5 °С. Время термообработки
составляло 5 мин на 1 мм толщины образца.
Как следует из представленных данных, предлагаемая композиция обладает более высокими физико-механическими и эксплуатационными характеристиками, чем прототип. Так интенсивность изнашивания предлагаемого материала в среднем в 5-8 раз ниже,
чем у материала по прототипу. Коэффициент трения у материала по изобретению на 5060 % ниже, чем у материала по прототипу. Теплостойкость по Вика у разработанного материала на 30-40 °С выше, чем у материала по прототипу. Напряжение при 10 %-ной деформации сжатия у предлагаемого материала на 7-15 % выше, чем у материала Ф4Г20М5С10.
Разрушающее напряжение при растяжении у разработанного материала выше на 5-8 %.
Напряжение при сжатии определяли по ГОСТ 4651-82, а при растяжении по
ГОСТ 11262-80 на машине ЦД-10. Фрикционные испытания проводили на машине трения
CMT-1 по схеме "вал-частичный вкладыш" при нагрузке 2 МПа и скорости скольжения
1 м/с. Теплостойкость по Вика определяли по ГОСТ 15065-89.
Таблица 1
Составы антифрикционных композиций, мас. %
Компонент
I
Диоксид титана
Оксид цинка
Графит марки С1
Базальтовое волокно
Полисульфон марки ПСФ 150М
Политетрафторэтилен марки ПН
Волокно стеклянное марки БС 200 80
1
2
0,5
4
92,5
-
II
2
3
1
5
89
-
Заявляемый состав
III IV V VI
4
2
6
3
3
4
6
7
8
2
3
4
5
6
8
10 12
85 79 74 69
-
VII VIII
7
9
6
14
64
-
4
6
8
79
3
Таблица 2
Сравнительные свойства антифрикционных композиций
Показатель
Коэффициент трения
Интенсивность изнашивания, ×10-9
Теплостойкость по Вика, °С
Разрушающее напряжение при
растяжении, МПа
Напряжение при деформации
сжатия 10 %, МПа
Прототип,
Заявляемый состав
I
Ф4Г20М5
II III IV
V
VI
0,15-0,16 0,13 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
17-21
5,5 3,5 3,0 3,0 2,8 2,5
180-190 190 220 220 220 220 220
18-20
20
21
21
21
27-28
28
30
30
30
3
VII VIII
0,12 0,15
2,5 3,8
220 200
21,5 21,5 20
31
31
28
20
29
BY 8570 C1 2006.10.30
Контрольные примеры I и VII показывают, что выход содержания компонентов за заявляемые пределы приводит к ухудшению всех показателей. Контрольный пример VIII
показывает, что замена в составе композиции базальтового волокна на стеклянное приводит к ухудшению антифрикционных свойств. Таким образом, только полное сочетание
отличительных признаков приводит к достижению положительного результата.
Предлагаемая композиция была испытана для изготовления опытных образцов подшипников скольжения натяжных устройств ременных передач зерноуборочного комбайна
КЗР-10 "Полесье" на ПО "Гомсельмаш". Разработанный материал при стендовых и полевых испытаниях показал высокие эксплуатационные свойства, что подтверждает соответствие заявляемого технического решения критерию "промышленная применимость".
Источники информации:
1. Истомин Н.П., Семенов А.П. Антифрикционные свойства композиционных материалов на основе фторполимеров. - M.: Наука. - 1981. - С. 41.
2. А.с. СССР 899597, МПК С 08L 27/18, С 08К 7/04, 1982.
3. Истомин Н.П., Семенов А.П. Антифрикционные свойства композиционных материалов на основе фторполимеров. - M.: Наука. - 1981. - С. 41 (прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
91 Кб
Теги
by8570, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа