close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY10430

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.04.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
B 22F 1/00
B 22F 3/02
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
АНТИФРИКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА
(21) Номер заявки: a 20030741
(22) 2003.07.17
(31) 2002087040 (32) 2002.08.28 (33) UA
(43) 2005.03.30
(71) Заявители: Романов Сергей Михайлович; Романов Дмитрий Сергеевич
(UA)
(72) Авторы: Романов Сергей Михайлович; Романов Дмитрий Сергеевич
(UA)
BY 10430 C1 2008.04.30
BY (11) 10430
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатели: Романов Сергей
Михайлович; Романов Дмитрий Сергеевич (UA)
(56) RU 2083713 C1, 1997.
RU 2049141 C1, 1995.
RU 2049687 C1, 1995.
SU 1239777 A1, 1986.
SU 1785806 A1, 1993.
(57)
1. Способ получения гранул для изготовления антифрикционного материала, включающий получение шихты путем смешивания графита, упрочняюще-легирующего порошка и увлажнителя, и формование из шихты гранул, отличающийся тем, что в
качестве упрочняюще-легирующего порошка используют, по меньшей мере, один порошок, выбранный из группы, включающей медь, железо, бронзу, дисульфид молибдена,
молибден, кобальт, алюминий, свинец, олово, вольфрам и серебро, в качестве увлажнителя
используют, по меньшей мере, одно вещество, выбранное из группы жидких углеводородов с температурой кипения выше 40ºC, смешивают компоненты в следующем соотношении, мас. %:
упрочняюще-легирующий порошок
20,0-90,0
увлажнитель
0,01-8,00
графит
остальное,
а гранулы формуют размером 0,1-5,0 мм.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве увлажнителя используют, по
меньшей мере, одно вещество, выбранное из группы, включающей солярку, керосин и
машинное масло.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что шихту смешивают в смесителе в течение
15-120 минут.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что гранулы формуют в профилированных валках гранулятора.
Изобретение относится к способам получения антифрикционных материалов, изготавливаемых методом порошковой металлургии, а именно к способу получения гранул для
производства антифрикционных материалов, используемых при производстве подшипников скольжения для различных отраслей промышленности.
BY 10430 C1 2008.04.30
Анализ научно-технической информации показал, что, несмотря на большое количество антифрикционных материалов, их ресурс не обеспечивает срок службы между средними и капитальными ремонтами машин, механизмов и оборудования.
Нормальная эксплуатация антифрикционных материалов в узлах трения-скольжения,
особенно тяжело нагруженных и при высоких скоростях скольжения, возможна в случае
нанесения и сохранения на сопрягаемых поверхностях прочной разделительной пленки
твердой смазки, резко снижающей коэффициент трения, предотвращающей схватывание и
износ сопрягаемых поверхностей. Твердые смазки должны обладать достаточной прочностью и должны прочно закрепляться в антифрикционном материале.
Анализ научно-технической информации показал, что идеальным материалом для
твердой смазки является графит. Графит резко снижает износ материалов, способствует
снижению и стабилизации коэффициента трения, за счет разделительной пленки, образующейся на поверхности контактирующей пары. Введение в материал свободно распределенного графита в количестве более 5 мас. % резко разупрочняет материал и он становится не
пригодным для промышленного использования. Однако общее количество графита в материале менее 5,4 мас. % не способствует образованию достаточной разделительной пленки.
Одним из решений этой проблемы является нанесение на графитовые порошки химическим и электрохимическим методами различных покрытий.
Известен способ меднения графитовых порошков химическим и электрохимическим
методами (Павленко В.И., Ясь Д.С. Исследование процесса меднения порошков графита
при производстве меднографитовых материалов // Порошковая металлургия. - 1976. - № 2. C. 9-13; Mikulek I., Hromek E. Patent № 1 4833 2 (ЧССР) Kovokeramicke treci materiali, 1973).
Недостатками этого способа являются поверхностное покрытие частиц графита медью и,
как результат, этого низкая прочность закрепления графита в материале и, следовательно,
низкая эффективность его введения в материал, высокая вредность производства, загрязнение окружающей среды отходами гальванического производства, а также высокая стоимость данного способа. По этой причине этот способ не нашел практического применения.
Известен способ никелирования графитовых порошков химическим и электрохимическим методами (Ясь Д.С., Павленко В.И., Подмоков В.Б. Металлографитовые материалы с
высоким содержанием графита и некоторые методы их получения // Порошковая металлургия. - 1976. - № 1. - С. 31-34). Недостатками этого способа являются поверхностное
покрытие частиц графита никелем и, как результат этого, низкая прочность закрепления
графита в материале, и, следовательно, низкая эффективность его введения в материал,
высокая вредность производства, загрязнение окружающей среды отходами гальванического производства и высокая стоимость данного способа. По этой причине этот способ не
нашел практического применения.
Известен способ плакирования неметаллических частиц путем осаждения на их поверхность металла из водных растворов в присутствии водорода при высоких температурах и давлениях (Kunda W. New developments in the preparation of composite powders - High
Temp. - High Pressur. - 1971. - 3. - № 5. - P. 593-612). Таким способом могут быть получены
неметаллические порошки с оболочкой из меди, никеля, кобальта, молибдена и серебра.
Недостатками этого способа являются поверхностное покрытие частиц графита медью,
никелем, кобальтом, молибденом и серебром и, как результат этого, низкая прочность закрепления графита в материале, и, следовательно, низкая эффективность его введения в
материал, высокая вредность производства, загрязнение окружающей среды отходами
производства и высокая стоимость данного способа. По этой причине этот способ не нашел практического применения.
Другое решение известно из патента Японии 1042, 1965, где описан способ плакирования
частиц графита, путем диспергирования расплавленного металла в струе нейтрального газа,
в которую вводят порошок графита. Недостатками этого способа являются только поверхностное покрытие частиц графита металлом и, как результат этого, низкая прочность
2
BY 10430 C1 2008.04.30
закрепления графита в материале, и, следовательно, низкая эффективность его введения в
материал, высокая вредность производства, загрязнение окружающей среды отходами
производства и высокая стоимость данного способа. По этой причине этот способ не нашел практического применения.
Наиболее близкое решение известно из патента Украины UA 42952 А, 2001, где предлагается вводить графит в антифрикционный материал в виде металлизированных гранул,
прочно закрепляемых в антифрикционных материалах в результате образования металлического каркаса гранул. При этом описанный способ получения гранул для производства
антифрикционного материала включает получение сухой шихты смешиванием графита,
упрочняюще-легирующего порошка и увлажнителя, и формование из шихты гранул прессованием в профилированных валках прокатного стана.
Однако получение гранул подобным способом вызывает трудности из-за разной насыпной плотности порошкообразных компонентов гранул, вследствие чего после прекращения смешивания наблюдается сегрегация порошкообразных компонентов. Порошкообразный
компонент с более низкой насыпной плотностью всплывает над порошкообразным компонентом с более высокой насыпной плотностью, что при последующем формовании ведет к неоднородности гранул и их низкой механической прочности.
В основу изобретения поставлена задача создать способ получения гранул для производства антифрикционного материала, который позволяет получить гранулы с большим
процентным содержанием графита и высокой механической прочностью.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе получения гранул для
производства антифрикционного материала осуществляют получение шихты смешиванием графита, упрочняюще-легирующего порошка и увлажнителя, и формование из шихты
гранул, при этом в качестве упрочняюще-легирующего порошка используют, по меньшей
мере, один порошок, выбранный из группы, включающей медь, железо, бронзу, дисульфид молибдена, молибден, кобальт, алюминий, свинец, олово, вольфрам и серебро, в качестве увлажнителя используют, по меньшей мере, одно вещество, выбранное из группы
жидких углеводородов с температурой кипения выше 40 °С, смешивают компоненты в
следующем соотношении, мас. %:
упрочняюще-легирующий порошок
20,0-90,0
увлажнитель
0,01-8,0
графит
остальное,
а гранулы формуют размером 0,1-5,0 мм.
Выбор меди, железа, бронзы, дисульфида молибдена, молибдена, кобальта, алюминия,
свинца, олова, вольфрама, серебра в качестве упрочняюще-легирующих порошкообразных
компонентов для образования металлического каркаса твердой смазки - гранул на основе
графита, обусловлен тем, что эти материалы обладают хорошей прессуемостью, спекаемостью, обеспечивают прочное закрепление гранул в матрице антифрикционного материала
(Федорченко И.М., Пугина Л.И. Композиционные спеченные антифрикционные материалы. К.: Наукова думка, 1980. - 404 с.) Соотношение графита и металлических порошков определялось экспериментально. Введение графита в гранулы менее 10 мас. % является не целесообразным, так как это не обеспечит повышение смазочных свойств антифрикционных
материалов при введении в них гранул с таким процентным содержанием графита. Максимально возможное введение графита в гранулы равно 80 мас. %, что является пределом
при получении гранул графита, обладающих достаточной прочностью.
Так как шихта содержит более 10 мас. % графита, удельная масса которого значительно
отличается от удельной массы упрочняюще-легирующего порошка, ее смешивание производится в смесителях типа конусных с эксцентричными осями, исключающих намазывание
графита на частицы упрочняюще-легирующего порошка. Для обеспечения возможности
прокатки гранул, уменьшения сегрегации и увеличения равномерности смешивания в
шихту добавляется углерод, содержащий увлажнитель, выбранный из группы жидких уг3
BY 10430 C1 2008.04.30
леводородов с температурой кипения выше 40 °С. Выбор данного увлажнителя обусловлен тем, что по Б.Я. Питеру термодинамическая связь двух взаимнонерастворимых частиц
определяется неравенством:
α AB < [α A + α B ] ,
т.е. поверхностная энергия образовавшейся межфазной границы АВ при прессовании
должна быть меньше, чем сумма поверхностных энергий частиц прессуемых компонентов
гранул, в нашем случае частиц порошка графита и частиц упрочняюще-легирующих порошкообразных компонентов. Это условие выполнимо только при наличии описанного
выше увлажнителя, связывающего компоненты гранул. Использование увлажнителя позволяет уменьшить сегрегацию и увеличивает равномерности смешивания компонентов
шихты. Кроме того, во время термообработки гранул или спекании гранул при производстве антифрикционного материала наблюдается частичное сгорание углеродсодержащего
увлажнителя, при котором часть углерода остается в материале, в результате чего происходит дополнительное насыщение гранул углеродом и сопутствующее этому процессу
уменьшение пористости гранул.
При этом шихта смешивается в смесителе в течение 15-120 мин в зависимости от вводимого упрочняюще-легирующего порошка.
Гранулы получают путем непрерывной прокатки в профилированных валках гранулятора.
Сформованные гранулы разделяют на вибросите и грохоте на фракцию 0,1-5,0 мм.
Размер гранул должен быть не менее 0,1 мм. При меньшем размере гранул уменьшается матричность металлического каркаса, что приводит к резкому снижению прочности
антифрикционных материалов, в которые вводятся гранулы, уменьшению его несущей
способности и износостойкости. Гранулы размером более 5,0 мм, как области с пониженной плотностью, могут рассматриваться как концентраторы напряжений, значительно
снижающие механические свойства антифрикционных материалов, в которые вводятся
эти гранулы, что особенно влияет на ударную вязкость. При эксплуатации таких материалов могут наблюдаться механические сколы.
Гранулы для производства антифрикционного материала изготавливают в следующей
последовательности. Шихту получают смешиванием графита с упрочняюще-легирующим
порошком и увлажнителем, при следующем соотношении, мас. %:
упрочняюще-легирующий компонент
20,0-90,0
увлажнитель
0,01-8,0
графит
остальное,
в качестве упрочняюще-легирующего порошка используют, по меньшей мере, один порошок, выбранный из группы, включающей медь, железо, бронзу, дисульфид молибдена,
молибден, кобальт, алюминий, свинец, олово, вольфрам и серебро. Шихта засыпается в
смеситель и после добавления увлажнителя смешивается в течение 15-120 минут в зависимости от вводимого упрочняюще-легирующего порошка.
Для приготовления шихты могут использоваться любые типы смесителей: барабанные,
конусные, шнековые и другие типы смесителей. После смешивания полученная шихта
высыпается в кюбель и засыпается в гранулятор (прокатный стан). Гранулы формуют путем непрерывной прокатки в профилированных валках гранулятора (прокатного стана).
Затем полученные гранулы разделяются на вибросите или грохоте на фракцию 0,1-5,0 мм.
Изобретение позволяет получать гранулы высокой механической прочности с большим процентным содержанием графита и прочным металлическим каркасом, который
обеспечивает надежное закрепление гранул в антифрикционном материале.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
90 Кб
Теги
by10430, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа