Спеченный композиционный антифрикционный материал

Авторы патента:

АКИМОВА АЛЛА ЮРЬЕВНА

ЦВЕТКОВ ЮРИЙ НИКОЛАЕВИЧ

АГОШАШВИЛИ ТАРИЭЛ ГЕОРГИЕВИЧ

БРАЖЕНЦЕВ ВЛАДИМИР ПАВЛОВИЧ

ЕЛЮТИН НИКОЛАЙ ИВАНОВИЧ

C22C9/08 - со свинцом в качестве следующего основного компонента

C22C30/02 - медь

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к спеченным композиционным антифрикционным материалам, используемым для изготовления самосмазывающихся подшипников скольжения, например, для герметизированных опор скольжения шарошечных буровых долот, работающих в условиях больших динамических ударных нагрузок. Цель изобретения - повышение антифрикционных и прочностных свойств, а также теплопроводности. Композиционный материал, содержит, мас.%: фторопласт-4 10-30

олово 7-8

свинец 7-9

кадмий 0,1-1,5

таллий 0,2-1,5

висмут 0,2-1,5

медь остальное. Материал имеет предел прочности при сжатии 60-66 МПа, коэффициент трения при нагрузке 50 МПа около 0,09 и коэффициент теплопроводности при 100°С 11,4-12,5 Вт/см<SP POS="POST">.</SP>К. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 С 22 С 9/08 30/02

ОПИСАНИЕ ИЯОБ Е1ЕНЩ

К АВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4415548/23-02 (2 2) 25. 04. 88 (46) 07. 01.90. Бюл. №1 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники (72) А.Ю. Акимова, Ю.Н. Цветков, Т.Г. Агошашвили, В.П. Браженцев и H.È. Елютин (53) 631.762.669.018.24(088.8) (56) Патент Австрии № 33 1586, кл. 47 В 007, 1976.

Авторское свидетельство СССР

¹ 740799, кл. С 08 Ь 27/18, 1980. (54) СПЕЧЕННЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ АНТИФРИКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ (57) Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к спеченным композиционным антифрикционным

Целью изобретения является повьппение антифрикционных и прочностных свойств, а также теплопроводности.

Предлагаемый спеченный композиционный антифрикционный материал содержит медь (фторопласт-4), олово, свинец, кадмий, таллий и висмут при следующем соотношении компонентов, мас.%:

„„SU„„3 534084 A 1

2 материалам, используемым для изготовления самосмазывающихся подшипников скольжения, например, для герметизированных опор скольжения шарошечнык буровых долот, работающих в условиях больших динамических ударных нагрузок.

Цель изобретения вЂ” повьппение антифрикционных и прочностных свойств, а также . теплопроводности. Композиционный материал содержит, мас.%: фторопласт-4

10-30; олово 7-8; свинец 7-9; кадмий

О, 1-1,5; таллий О, 2-1,5, висмут О, 21 5 медь вЂ” остальное. Материал имеет

У предел прочности при сжатии 60-66 МПа, коэффициент трения при нагрузке

50 NIIa около 0,09 и коэффициент тепло- а

Ю проводности при 100 С 11,4-12,5 Вт/см К,/

2 табл.

Фторопласт-4 10-30

Олово 7-9

Свинец 7-9

Кадмий 0,1-1,5

Таллий 0,2-1,5

Висмут О, 2-1,5

Медь Остальное

Технология изготовления композиционного антифрикционного материала (применительно к элементам опоры скольжения шарошечного бурового долота) включает смешивание сухим механическим способом порошков металлического наполнителя (меди, олова, свинца, кадмия, висмута и таллия) с просушенным порошком фторопласта-4, горячее прессование шихты при 340-360 С нод дав1534084 лением 60-80 МПа в течение 8-10 мин с медленным и равномерным повьппением давления до максимального значения, а также спекание при 350-370 С, выдер- 5 жке 15 мин. на 1 мм толщины, охлаждение с печью до 150 С, далее на возду;хе °

В результате одновременного образо вания металлического каркаса и полимеризации фторопласта-4:в процессе гОрячего прессования и последующего спекания структура предлагаемого композиционного антифрикционного материала представляет сплошной прочный 15 и теплопроводный каркас. из металла, поры которого полностью (на 100X) заполнены полимером, что гарантирует вы" сокие и стабильные антифрикционные, теплофизические и прочностные свой- 20 ства.

Испытаниям подвергак т композиционные антифрикционные материалы известного и предлагаемого составов, приведенных в табл. 25

Физико-механические и трибологические свойства композиционных анти- " фрикционных материалов составов 1-6 приведены в табл. ?.

Исследования трибологических свойств материалов проводят при трении скольжения по схеме диск-колодка на специальных образцах, имитирующих опору скольжения бурового шарошечного долота. Диск, моделирующий беговую дорожку скольжения лапы бурового шарошечного долота, изготовляют из долотной стали марки 14ХНЗИА и подвергают химико-термической обработке на твердость HRC- 59-6 t поре-40 жимам, принятым для лап буровых долот вЂ” серийном производстве. Колодку, моделирующую периферийную опору скольжения шарошки бурового долота, изготавливают из долотной стали марки 1783МА и подвергают химико-термической обработке на твердость HRC>

58-60 по режимам, принятым для шарошек буровых долот в серийном производстве.

Вставки из композиционных антифрикционных материалов устанавливают в пазы, выполненные на поверхности трения шарошки, при этом площадь, занимаемая антифрикционными материалами, составляет 35-40Х от общей поверхности трения, как это принято в реальном буровом шарошечном долоте.

Испытания проводят в условиях сухого трения при ступенчатом нагружении

400-3200 Н (т.е. в условиях нагружения, близких к реальным в долоте) через каждые 400 Н. При каждом нагружении образцы испытывают 1000 циклов, частота вращения диска 5 с- .

Прочностные свойства и коэффициент теплопроводности определяют по стандартным методикам.

Применение предлагаемого материала позволяет снизить коэффициент трения и повысить теплопроводность изделий, что приводит к снижению температуры в зоне трения и, следовательно, к повьппению несущей способности материала. Кроме того, повьппаегся прочность.

Формула и з о б р е т е н и я

Спеченный композиционный антифрикционный материал, содержащий медь, фторопласт-4, олово и свинец, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения антифрикцнонных и прочностных свойств, а также теплопроводности, он дополнительно содержит кадмий, таллий и висмут при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Фторопласт-4 10-30

Олово 7-9

Свинец 7-9

Кадмий О, 1 "1,5

TQJIJIHH 0,2-1,5

Висмут 0,2-1„5

Медь Остальное

1534084

Таблица 1

Содержание ингредиентов, мас.X

Состав

Фторо- Олово Свинец Кадмий Таллий Висмут Медь БрО-10 пласт-4