Антифрикционный углеродсодержащий материал

 

Изобретение относится к области машиностроения , преимущественно химического , может быть использовано для изготовления подшипников скольжения, уплотнений и поршневых колец и позволяет повысить прочность, упругость и стабильность размеров. Углеродсодержащий материал содержит графитированное углеродное волокно в качестве объемно-армирующего наполнителя, пироуглерод и пековый кокс при следующем соотношении компонентов, мас.%: углеродное волокно 15-30, пироуглерод 65-80, пековый кокс 4- 5. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСК ".X

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<я я С 01 В 31/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4776937/26 (22) 05.12.89 (46) 23.12.91. Бюл. М 47 (72) В.А.Соколов, M,È.Ïåðñèí, Т.П.Новикова, Л,А.Симонова, B.Н.Кириллов, А,Е.Санкин и Н.В.Белов (53) 661,666 (088,8) (56) Свойства конструкционных материалов на основе углерода. /Справочник под ред.

В.П.Соседова. — М„ Металлургия, 1975, с.

336. (54) АНТИФРИКЦИОННЫЙ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИЙ МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно химическому, и может быть использовано для изготовления подшипников скольжения, уплотнений и поршневых колец.

Известны подшипники скольжения на основе графитов, обладающие малым коэффициентом трения за счет самосмазывающего действия, высокой теплопроводностью и стойкостью в агрессивных средах. Особенно эффективно их применение вузлах трения,,где другие антифрикционные материалы, требующие смазки, не работают из-за высоких или низких температур, агрессивности рабочих сред, так как в этих условиях применение смазки недопустимо.

Известны углеродные антифрикционные материалы марок НИГРАН, НИГРАН-В на основе графитов, дополнительно пропитанных полимерным связующим, обладаю„„5U„„1699911 А1 (57) Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно химического, может быть использовано для изготовления подшипников скольжения, уплотнений и поршневых колец и позволяет повысить прочность, упругость и стабильность размеров. Углеродсодержащий материал содержит графитированное углеродное волокно в качестве объемно-армирующего наполнителя, пироуглерод и пековый кокс при следующем соотношении компонен ов, мас. $: углеродное волокно

15 — 30, пироуглерод 65 — 80, пековый кокс 4—

5. 1 табл.

°щие прочностью на сжатие до 1600 кгс/см и на изгиб 600 кгс/см .

Однако в результате пропитки значительно снижается температура эксплуатации в восстановительной и нейтральной среде с 1300 — 1500 до 300 С и в окислительной среде с 400 до 300 С, Наиболее близкими к изобретению является графит, изготовленный из непрокаленного нефтяного кокса и каменноугольного пека с добавками природного графита. Окончательная температура обработки материала 1300 С. Такие материалы работают в среде осушенных нейтральных газов с перлитными чугунами и сталями всех марок и твердостей при скорости до 10 мlс.

Прочность и упругость указанных графитов при статическом и особенно при динамическом (ударном) нагружении невысоки, коэффициент линейного термического расширения большой, что обуславли1699911 вает необходимость изготовления подшипников увеличенных размеров и веса. Кроме того, вкладыши подшипников, поршневые кольца из таких материалов хрупкие, что требует особой осторожности при транспортировке, монтаже и эксплуатации оборудования.

Цель изобретения — повышение ",po÷f,ости, упругости и стабильности размеров антифрикционнЫХ деталей при эксплуатации.

Цель достигается тем, что в материале содержится пироуглерод, кокс каменноугольного пека, графитированное углеродное волокно в виде армирующего наполнителя в следующих соотношениях, мас, :

Углеродное волокна 15 — ЗО

П ироуглерод 65 — 80

Пековый кокс л — 5

Для полу, ения материала изготавливают методом плетения из углеродной нити

УКН-5000 три вида объемно-армирующих наполнителей ортогональной структуры с плотностью G,Ç; 0,5; 0,7 г/см . Наполнители подвергают термообрабоr 8 при 200 Ñ и насыщению пироуглеродом иэ природного газа (содержание метана 95 Я термоградиентным ме,одом при 1000 С са скорестью движения зоны пиролизя 0.16 (",,25 мм/ -: ет центов K пеоийерии, Йасышение Г роводят до плотности 1,65-1 90 r,."ñì . Полученные заготовки подвергзю1 жидкофазному насыщению расплавленным каменноугольным ! и

0 пекем и карбонизации при 1000 С в течение

1 R. ", ро 331TKQ пекем !4 KBpáoнизаци 3 fipoBCдят по, давлением 30 и 600 BTM соответственно 1-2 раза.

Свойства полученных материалов, а также известного материала приведены в таблице.

Как видно иэ таблицы, величиi û прочНОСТИ УПРоГОСТИ;,аК fTOig С18Г-ИЧ8СКЕМ, ТаК И при динамическом (ударном) нагружении значительно превышают те же величины у известного материала, Оптимальным составом материала яв5 ляется состав по второму варианту.

Содержание в материале углеродного волокна менее l5 мас.$» более ЗО мас.$ и соответственно пироуглерода менее 65 и болев 30 мас. 4 не обеспечивает необходи10 lb!8 прочности и упругие Свойства материа ла, стабильность размеров в процессе работы пр«высоких температурах вследствие недостаточного количества несущих армирующих 3ë8M8í Toâ волокна (при

15 содержании углеродного волокна менее 15 мас,у;) и неполного насыщения наполнителя пироуглеродом (за счет образования закрытой пористости и быстсего затухания процесса насыщения). Теплопроводность, 20 допустимые рабочие температуры и среды предлагаемого материала соответствуют известному, Использование подшипников скольже25 ния, поршневых xoneq из предлагаемого материала позволяет повысить скорости движения при предельных давлениях до 20—

30 мм/с, снизить износ и увеличи,ь.ресурс работы при минимальных весовых и габа30 ритных характеристиках трущихся узлов.

Формула изобретения

Антифрикционный углеродсодержащий материал, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности, упругости и

35 стабильности раэмерсв, он содержит графитированное углеродное волокно в качестве объемно-армирующего наполнителя, пироуглерод и пековый кокс при следующем соотношении компонентов, мас. :

40 Углеродное волокно 15-30

П ироуглерод 65-80

Пековый кокс 4 — 5