Полимерная композиция для изготовления антифрикционного материала

5 Комитет Р по патент сиискои Федерации и товарным знакам ОБРЕТ ИЯ И Российск СССР й 887589, кл ССР М 795000, кл. ЗГО- ТЕРИА 12) ОПИСАН К ПЭТОНТ,(71) Запорожский машиностроительный институт им.ВЯ.Чубаря(72) Жуковин С.МСухоруков И.Ф Щербина В.В Большаков ЮЛ.; Шипков Н.НГотлиб ЗА (73) Жуковин Сергей Михайлович; Сухоруков Иван Федорович; Щербина Виталий Викторович; Большаков Юрий Леонидович; Шилков Николай Николаевич; Бакута Олег Владимирович (58) Авторское свидетельствоС 083 5/16, 1980.Авторское свидетельство СС 081 61/00, 1978.(54) ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ И ТОВЛЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННОГО МА ЛА, (57) Использование: углепластик)с для изготовленияподшипников, узлов трения машин и механизмов, работающих в режиме самосмазываниа Сущность изобретения: полимерная композиция для изготовления антифрикционного материала содержит, мас%; твердая фенолформальдегидная смола 25 - 27, прокаленный нефтяной кокс со структурной характеристикой 3 -5 баллов 68 - 72 и графит - остальное до 100, Прокаленный лри 1250 С нефтяной кокс имеет плотность 2080-2100 кг/м, микроз твердость 1,8-2,1 дН/мм, коэффициент прочности2частиц 28%, коэффициент линейного расширения в пределах 20 - 520 С (1,6-22)х 10 1/С и коэффициент теллопроводности 20 - 25 Вт / ( м К ), Температура поверхности контакта пары трения антифрикционный материал - конструкционная сталь лри давлении 0,5 МПа и скорости скольжения 0,5 м/с составляет 67 - 80 С, скорось изнашивания 0,15 - 030 мг/ч при давлении 1,0 МПа и скорости скольжения 1,0 м/с указанные показателй составляют соответственно 105 - 150 С и 1,15 .ф 200 мг/ч Э таблИзобретение относится к полимернымматериалам, в частности к углепластикам, иможет быть использовано для изготовленияподшипников, узлов трения машин и механизмов, работающих без смазки, подаваемой извне,Известна антифрикционнал углеродпо-лимерная композиция, содержащая углеродный наполнитель на основе нефтяногококса, твердую фенолформальдегиднуюсмолу и графит, при этом основной наполнитель - нефтяной кокс - составляет 40-60мас.0 композиции, а количество связующего 22 - 56 мась. Кроме того, композициясодержит щаоелевокисльгй кадмий и порошковую смесь.Недостатком известной антифрикционной композиции"лвллется то, что в качествеосновного компонента используют сырой(непрокаленный) нефтяной кокс, получаемый из остатков переработкй нефти притемпературе до 550 С,Такой наполнитель имеет низкую теплопровоность и микротвердость (до 0,6кН/мм ), неудовлетворительные прочностные свойства, обуславливагощее ухудшение теплоотдачи при работе изделия вподшипниковом узле и необходимость введенйя повышенного содержания связующего (до 56 мас.% фенолформальдегиднойсмолы). Однако и"овы)ш"еннае содержаниесвязующего из-за низкой его теплопрооадности и высокого коэффициента линейногорасширения (КЛР) приводит к снижению работоспособности узлов трения,Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату являетсяантифрикционная полимерная пресс-композиция, содержащая фенолформальдегидную смолу 20 - 25 мас.0, нефтянойобожженный кокс 55-65 мас-остальнае -графит.Недостаток известной антифрикционной полимерной пресс-композиции заключается в том, что введение нефтяногообожженного кокса (термообработка присредней температуре 80 С) приводит к получению материала с большими калебанилмивеличины усадки, низкими теплофизическими и физико-механическими характеристиками,Введение в композицию графита в количестве 10-25 мас.% обуславливает снижение нагрузочной способности изделий, ихпрочности и твердости в силу известныхособенностей его кристаллической структуры (низкой спайности между слоями).Кроме того, средний коэффициент линейного расширения графита значительнооыше, чем кокса, и :оставляет 8-11 1010 1/С. При использовании известной композиции с возрастанием скорости скольженияи удельных нагрузок наблюдаемое повышение температуры контактной поверхности пары тренил влечет за собой интенсивный износ, резкое изменение диаметральных зазоров, приводит к значительным потерям на трение и даже к заклиниванию. В сочетании с широко применяемыми конструкционными сталями о системе оал-втулка необходимо устанавливать повышенные диаметральные зазоры, которые обуславливоют возрастание ударных нагрузок и механического изнашивания, в особенности, при15 нестационарных тепловых режимах работы,Целью изобретения является повышение ресурса работоспособности пары трения оал-втулка.Согласно изобретенига полимерная20 композиция длл изготовления антифрикционного материала содержит твердую фенолформальдегиднуго смолу, прокаленныйнефтяной кокс са структурной характеристикой 3 - 5 баллов и графит.Введение прокаленного нефтяногококса (термообрабатка при средней температуре 1250 С) с определенной микроструктурной характеристикой (3 - 5 баллов),оцениваемой па ГОСТ 26132 - 84, обеспечи 30 оает о условиях нестационарного тепловогорежима и повышенных нагрузок возрастание эксплуатационной стойкости пары трения за счет улучшения теплоотдачиматериала, снижения его КЛР, повышения35 прочности и твердости контактной поверхности изделия.В табл. 1 представлены физико-механические свойства прокаленного при 1250 Снефтяного кокса,40 Кроме тогообеспечивается возможность применения более точных допусковна диаметральные зазоры в системе оалвтулка, что способствует повышению нагрузачнай способности подшипникового узла,45 Структурную характеристику прокаленного нефтлного кокса определяют методом микроструктурнаго анализа по ГОСТ26132 - 84.Антифрикционный материал получают50 следующим образом. Прокаленный нефтяной кокс со структурной характеристикой3 - 5 баллов, графит и твердую феналформальдегидную смолу загружают в вибрационную водоохлаждаемую мельницу, где55 осуществляю их совместное измельчение втечение 3-5 мин, Полученные смеси загружают в пресс-Форму и Формуют из них иэделия при давлении 50 МПа и температуре170 +50 С, Диаметр изделий (втулки) составляет 45 мм. высота 12 мм1790201 повышению скорости изнашивания с увели-.чением нагрузок.В опытах варьировали количественноесоотношение компонентов смеси при ис пользовании нефтяного прокаленного коксасо структурной характеристикой 3,5-4 балла (кокс марки КЗК), В качестве связующегоприменяют пульвербакелит, смолу маркиСФ, СФА, графит ЭУТи колло идный графит марки С, Результаты сравнительных испытаний, материаловприведены в табл. 3.Предлагаемая композиция позволяетповысить теплопроводность и снизить КЛР 15 получаемого изделия. Этим обеспечиваетсявозможность выполнения более точных допусков на диаметральные зазоры в системевал-втулка, повышается нагрузочная способность и ресурс работы подшипникового 20 узла, обеспечивается меньший механиче"ский износ и эксплуатационная стойкостьпары трения за счет уменьшения биений,возникновения несоосности и т,п. Табли ОСТ 22898 а н и е. Кокс марки КЗ зультаты сравнительных испытаний получен ной характеристики нефтяйого кокса (сост Сравнительные испытания полученных образцов производят на машине трения СМТ.Результаты сравнительных испытаний полученных материалов при работе в паре с конструкционной сталью твердостью 40-45 НВСз, приведены в табл, 2.Как следует из табл: 2, оптимальными физико-механическими свойствами обладают материалы, полученные с использованием прокаленного нефтяного кокса со структурной характеристикой 3-5 баллов. Использование прокаленного нефтяного кокса со структурной характеристикой ниже 3 баллов приводит к увеличению температур поверхности контакта пары трейия и повышению скорости изнашивания. Введение в композицию нефтяного прокаленного кокса со структурной характеристикой свыше 5 баллов, например игольчатого, хотя и способствует снижению температуры поверхности контакта эа счет уменьшения коэффициента трения, однако приводит к Таблица 2 х материалов в зависимости от структурмас,; кокс 70, смола 26, графит 4). 8 Продолжение табл, 2 Структурная характеристика прокаленного нефтяного кокса, баллКомпозиция Температу- Скорость изра поверх- нашивания,Скорость изнашивания,мг/ч мг/ч ности контакта пары трения, С 3,5-4(КЗК) 4,5 - 5 (КЗ К) 5,5 - 6 (игольчатый фирмы "Коноко" ) 114 73 70 0,18 0,23 35 К 1,22 1,30 105 66 0,32 1,80 6 (известная)0,38 по авт,св. 795000 85 2,35 200 П р и м е ч а н и я; 1) Р - давление в контакте; МПа, М - скорость скольжения, м/с;2) смола фенолформальдегидная резольная марки СфА по ГОСТ 18694-80, марки кокса по ГОСТ 22898-78, прокаленного при темпера туре 1250 С, графит марки ЭУТпо ГОСТ 10274 - 82;3) состав композиции по авт, св, % 795000: 25 - смолы пульвербакелита, 656 - обожженного нефтяного кокса марки КЗК, 10 - коллоидного графита марки С 4) К - контрольные примеры,Таблица Э Результаты сравнительных нс ытвний материалов Смесь Состав композиции, мас, ГьГрафит ной коксмарки КЗК3,5 - 4балл смолаСфА ЭУТ" пульеервакелитСкоростьизнвшивв.ния, ига Температура поверхности контакта Скорость Температуиэнашиаа- ра поверхсмолаСфння, мг/ч ности контакта26 28 р н м е ч а н и гн - давление в контакте, в;Т 4 - скорость сколыкения,мгс;К - контрольныв примеры. 1 К г з 4 ВК 6 Ъ 8 Вь 1 О 11 66 68 вв 70 70 70 72 72 74 70 70 27 25 27 26 23 29 25 27 25 0,40 0.28 0.15 0.18 о,зв 0,32 026 0.18 0,42 ОЭО 0,25 86 67 75 73 63 92 70 80 72 78 75 2,10 1,42.1 17 1,22 2,02 1,80 1,36 1,3 Э 168 2,0 1,81 Температура поверхности контакта пары трения, С 175 132 150 114 95 190 118 142 135 140 1301790201 10 68 - 72 До 100 Составитель Н.ЛузинаТехре М,Моргентал Редактор Г,Бельская Корректор М,Самборская Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб.,4/5 Заказ 271 Производственно-издвгелвский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,рвгвринв, Гбг Ф ормула изобретения ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА, включающая твердую фенолформальдегидную смолу, графит и термообработанный нефтяной кокс, отличающаяся тем, что, с целью повышения ресурса работоспособности вары трения вал - втулка, она в качестве термообработанного нефтяного кокса содержит прокаленный нефтяной кокс со структурной характеристикой 3 - 5 бал лов, при следующем соотношении компонентов, мас,.5 Твердая фенолформальдегидная смола 25- 27 Прокаленный нефтянойкокс со структурной характеристикой 3 - 5 баллов10 Графит