Антифрикционная композиция для покрытия узлов трения скольжения

 

Использование: машиностроение, станкостроение , для формования методом запрессовки покрытий узлов трения сложной конфигурации и цилиндрических поверхностей . Сущность изобретения: композиция включает, мае.ч.: эпоксидно-диановая смола с содержанием эпоксидных групп 19,9- 23,5 мас.% 100, дисульфид молибдена 5-10. графит скрытокристаллический 35-40, в качестве наполнителя - материал сёгнетокерамический или цирконат-титанат свинца 200-300, аминные отвердители или их смеси 20,5-43,4, эпоксидная модифицированная смола или эпоксиноволачная смола 10- 20. Эпоксидная модифицированная смола представляет собой продукт взаимодействия олигоэфира на основе диэтиленгликоля и адипиновой или себациновой кислоты с эпоксидно-диановой смолой с содержанием эпоксидных групп 19,9-22 мас.% или с эпоксидной алифатической смолой. Для улучшения технологических свойств при нанесении композиции на поверхности скольжения методом запрессовки она может дополнительно содержать технологическую добавку, выбранную из группы, включающей алюминий оксид, порошок кислотоустойчивый, кварцевую муку, в количестве 35-60 мае.ч. Жизнеспособность предложенной композиции составляет не менее 60 мин. Износ материала покрытия при трении пальчикового образца по цилиндру из чугуна без смазочного материала при давлении 2 МПа, скорости скольжения 15,7 м/мин и продолжительности испытания 6 ч составляет 16-19 мкм. Материал покрытия характеризуется разрушающим напряжением при сжатии 102-110 МПа, ударной вязкостью 4,1-4,5- кДж/м2, водопоглощением за 24 ч при 20иС 0,02-0,06%, прочностью клеевого соединения Ст.З/Ст.З при сдвиге 16- 19 МПа, прочностью клеевого соединения при равномерном отрыве 33-35 МПа. - W Ј Ч| VJ О О О 0

фф союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4796149/05 (22) 02.01.90 (46) 23,11.92. Бюл. ¹ 43 (71) Украинский научно-исследовательский институт пластических масс и Экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущих станков (72) Н.Ф.Хахалина, В,К.Фандеева, В.И.Стасюк, В.Ф,Строганов, Б.В.Палант, А,С.Лапидус, Э.А.Майорова, А.M,Ворашень, Л.В.Фролова и Б.Н,Чижов (56) Проспект фирмы "Diamant Kitte", ФРГ, 1981г, Проспект фирмы "Ileitbelag Technik", "Антифрикционные покрытия", ФРГ, 1986. (54) АНТИФРИКЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ

ДЛЯ ПОКРЫТИЯ УЗЛОВ ТРЕНИЯ СКОЛ6ЖЕНИЯ (57) Использование: машиностроение, станкостроение, для формования методом за" прессовки покрытий узлов трения сложной конфигурации и цилиндрических поверхностей. Сущность изобретения: композиция включает, мас.ч.: эпоксидно-диановая смола с содержанием эпоксидных групп 19,923,5 мас.% 100, дисул ьфид молибдена 5-10, графит скрытокристаллический 35 — 40, в качестве наполнителя — материал сегнетокерамический или цирконат-титанат свинца

200-300, аминные отвердители или их смеси 20,5-43,4, эпоксидная модифицированИзобретение относится к антифрикционным материалам на полимерной основе и может быть использовано в машиностроении, в частности в станкостроении, для формования методом запрессовки покрытий!

Ж„„177666б А1 (st>s С 08 J 5/16, С09 D 163!02 //

С 09 0 163/02, 163:10 ная смола или эпоксиноволачная смола 1020. Эпоксидная модифицированная смола представляет собой продукт взаимодействия олигоэфира на основе диэтиленгликоля и адипиновой или себациновой кислоты с эпоксидна-диановой смолой с содержанием эпоксидных групп 19,9 — 22 мас.% или с эпоксидной алифатической смолой. Для улучшения технологических свойств при нанесении композиции на поверхности скольжения методом запрессовки она может дополнительно содержать технологическую добавку, выбранную из группы, включающей алюминий оксид, порошок кислотоустойчивый, кварцевую муку, в количестве 35-60 мас.ч, Жизнеспособность предложенной композиции составляет не менее 60 мин. Износ материала покрытия при трении пальчикового образца по цилиндру из чугуна без смазочного материала при давлении 2 МПа, скорости скольжения 15,7 мlмин и продолжительности испытания 6 ч составляет 16-19 мкм. Материал покрытия характеризуется разрушающим напряжением при сжатии 102-110 МПа, ударной вязкостью 4,1 — 4,5 кДж/м, водопоглощением за

24 ч при 20"Ñ 0,02 — 0,06%, прочностью кле- Ос, евого соединения Ст.3/Ст.3 при сдвиге 16 — р

19 Mila, прочностью клеевого соединения 0„ при равномерном отрыве 33 — 35 МПа. 0 узлов трения, в т.ч. сложной конфигурации и цилиндрических поверхностей.

Близким по технической сущности к заявляемому изобретению являются эпоксидные антифрикционные композиции для

1776666 запрессовки "0iamant magi!ca WL/B (1)

nSKC-7 P).

Композиция "Dlamant moglice И/1/В" имеет недостаточно высокую износостойкость: износ ее при трении без смазочного материала составляет порядка 30 мкм.

Более высокой износастойкостью по сравнению с вышеуказанной композицией обладает выбранная в качестве прототипа композиция КС-7 на основе эпоксидной смолы, минерального наполнителя и аминного отвердителя. По данным анализа образца она содержит эпоксидно-диановую смолу и смесевой наполнитель, основными составляющими которого являются графит, дисульфид молибдена, соединения алюминия и кремнияф Однако износостойкость

КС-7 также недостаточно велика: износ при трении без смазочного материала составляет 25 мкм.

Целью изобретения является повышение износостойкости и разрушающего напряжения при сжатии покрытий.

Согласно изобретению композиция включает, мас.ч.: эпоксидно-диановую смолу с содержанием эпоксидных групп 19,923,5 мас,, дисульфид молибдена, графит скрытокристаллический, в качестве наполнителя — материал сегнетокерэмически.л

ЦТС-шл ам или ци рконат-тита нат свин ца, аминные отвердители или их сали, эпоксидную модифицированную смолу или зпаксиноволачную, С целью .получения композиций, обладающих улучшенными технологическими свойствами при нанесении их на поверхности скольжения методом запрессовки, в них можно вводить одну из технологических добавок — алюминий оксид (ТУ 6-05-426-75), порошок кислотаустойчивый (ТУ. 21-30-1768, ТУ 21 УССР-220-79), кварцевую муку (ТУ

21-23-237-88) в количестве 35 — 60 мэс.ч.

В заявляемой композиции использованы:

1. Эпоксидно-диановые смолы марок

ЭД-20 и ЭД-22 по ГОСТ 10587 — 84.

2. Смола эпоксидная модифицированная марки УП-563 — продукт взаимодействия дикарбонового эфира олигодиэтиленгликольсебацината (УП-554) с эпоксидна-диановай смолой ЭД-20. Смола имеет следующие основные характеристики: — массовая доля эпоксидных групп

7-9 7ь; — динамическая вязкость при температуре 80 C не более 2,5 Па с, 3. Смола эпоксидная модифицированная марки УП-599 — продукт модификации смолы ДЭГ-1(продукт взаимодействия диэтиленгликоля с эпихлоргидрином) дикарбо30 пластиков, клеве, компаундов и пресс-материалов, Смола УП-643 имеет следующие основные характеристики: более 90 Па с

50 конденсации формальдегида, фенола и эти55 лендиэмина (ТУ 6-05-1663-74); смеси одного из отвердителей марок УП-583Д, УП-583Т, 5

20 новым эфиром олигодиэтиленгликольсебацината (УП-554).

Смола имеет следующие основные характеристики: — массовая доля эпоксидных групп—

6,0-8,5; ; — динамическая вязкость при температуре 80 С не более 0 45 Па с.

4. Смола эпоксидная модифицированная марки УП-5А99 — продукт модификации смолы ДЭГ-1 олигоэфиром УП-559 (продукт конденсации диэтиленгликоля и адипино,вой кислоты). Смола имеет следующие основные характеристики: — массовая доля эпоксидных групп—

6-9О/ — динамическая вязкость при температуре 80 С не более 0,58 Па с.

Смолы УП-563, УП-599, УП-5А99 выпускаются по ТУ 6-05-1869-79 и предназначаются для приготовления эластичных пропитачно-заливочных компаундов, клеев и связующих для стеклопластиков.

5. Смола эпоксиноволачная марки КП643 — продукт конденсации эпихлоргидрина с новолачной фенолоформальдегидной смолой. Выпускается по ТУ 6-05-1585-77 и применяется для изготовления тепло- и химически стойких связующих для стекло— массовая доля эпоксидных групп не менее 22 ь; — динамическая вязкость при 50 С не

6. Дисульфид молибдена марки ДМ-1 выпускается по ТУ 46-19-133-85.

7, Графит скрытокристаллический марки ГЛС-3 (ГОСТ 5420-79).

8. Материал сегнетакерамический ЦТСшлам, выпускаемый по ПВБ0.027.001 ТУ.

9. Цирконат-титанат свинца марок ЦТС19, ЦТБС-3 (ГОСТ 1 3927-80), 10. Аминные отвердители холодного отверждения: моноцианэтилированный диэтилентриамин марки УП-063М (ТУ 6-05-1863-78)

2(триэтилентетраминометил)фенол марки

УП-583Т, представляющий продукт конденсации формальдегида, фенола и триэтилентетрамина; диэтилентриаминометилфенол марки УП-583Д (ТУ 6-05-241-331-82); этилендиэминометилфенол марки АФ-2 — продукт

АФ-2 с отвердителем УП-0633М в соотношениях 1:1, 1:2, 2;1;

Композиция готовится следующим образом.

1776666

30

45

В эпоксидно-диановую смолу, подогретую до 70 С, при перемешивании вводят одну из смол модифицированных марок УП563, УП-599, УП-5А99 либо эпаксиноволачную смолу УП-643. Смесь перемешивают и вводят наполнители в следующей последовательности: дисульфид молибдена, графит, ЦТС либо ЦТС-шлам и, при необходимости, технологические добавки — алюминий оксид, либо порошок кислотоустойчивый, либо кварцевую муку в количествах, укаэанных в примерах. После получения однородной смеси композицию охлаждают до комнатной температуры, Расчетное количество одного из отвердителей;УП-0633М, УП583Д, УП-583Т, АФ-2) либо их смесей вводят непоередственно перед применением композиции, Композицию наносят с помощью ручного пресса на предварительно очищенные и обезжиренные металлические поверхности узлов трения, в т.ч. сложной конфигурации и цилиндрические поверхности.

Затвердев ние покрытия в нормальных условиях(20й2) С: происходит за 18 — 20 ч, дости>кение максимальных значений показателей — в течение 7 сут.

Составы предлагаемой композиции (примеры 1,2,5,8,11,12,15-20) приведены в табл.1, где также дана оценка величины износа ряда исследованных композиций, который определен при трении пальчикового образца по цилиндру из чугуна без смазочного.материала при давлении 2 МПа, скорости скольжения 15,7 м/мин и продал>кительности испытания 6 ч.

Характеристика физико-механических свойств предлагаемой. композиции в сравнении с известными антифрикционными компаундами для запрессовки приведена в табл.2.

Триботехнические свойства композиций определены на стендах и по методикам Экспериментального научно-исследовательского института металлоре>кущих станков.

Коэффициент трения в паре с чугуном при смазывании антискачковым маслом

ИНСп определен при давлении 0,5 Mila u скорости скольжения 0,8 мм/мин (Ктр).

Коэффициент трения в паре с чугуном при смазывании нелегированным индустриальным маслом И-40А определен как среднее значение коэффициентов трения покоя при продол>кительности неподви>кного контакта 0 и 60 сек и коэффициента трения при скорости скольжения 0,8 мм/мин и четырех значениях давления; 0,1; 0,2; 0,5;

1,0 МПа (Кср)

Физико-механические характеристики композиций определены по методикам соответствующих ГОСТов;

Разрушающее напряжение при сжатии (Осж) — no ГОСТ 4651-82;

Прочность клеевого соединения ст 3/ст

3 при сдвиге (Осдв) по ГОСТ 14759-69, Прочность клеевого соединения ст 3/ ст

3 при равномерном отрыве(ор.o.) — по ГОСТ

14760-69, Ударная вязкость (а) — по ГОСТ 4647-80.

Водопоглощение за 24 ч при (20+ 2) С— по ГОСТ 4650-80.

Иэ данных табл.1, 2 следует, что введение в наполненную эпоксидную композицию одной из смол УП-563, УП-599, УП-БА99 либо УП-643 в количествах менее нижнего предела (примеры 3,6,9,13) не позволяет снизить износ композиции при трении без смазочного материала. Износ композиции по указанным примерам более, чем íà 12 выше износа прототипа.

При содержании одной из смол УП-563, УП-599, УП-5А99 либо УП-643 в количествах более верхнего предела (примеры 4,7,10,14) также невозможно достичь низких значений износа композиции при трении без смазочного материала. В этом случае износ более чем на 87ь выше значений износа прототипа.

Как видно из табл.1,2, приведенные типы отвердителей и их количество в указанных пределах не оказывают существенного влияния на износ наполненных композиций и их физико-механические показатели (примеры 14 — 20).

Таким образом, введение в композицию, содержащую эпоксидно-диаковую смолу, твердые смазки, ЦТС-шлам либо

ЦТС, эпоксидной модифицированной либо с эпоксиноволачной смол, только в оптимальных количествах позволяет повысить износостойкость и ст„„, Износ таких композиций при трекии без смазочного материала более, чем на 24 ниже износа прототипа. У заявляемой композиции а ж на 20;ь выше, чем у прототипа.

Предлагаемая композиция обладает вы-. сокой стойкостью к воздействию смазочных масел: маслопоглощение ее, определенное по методике ГОСТ 12020-80, составляет

0,03 — 0,04 за 24 ч и ри (20 «+ 2) С.

Антискачковые свойства заявляемой композиции: — средняя амплитуда скачков, мкм 102 — 138 — режимы без скачков, Д 15-20

Средняя амплитуда скачков (автоколебакий) и процент режимов испытаний беэ скачков определяют при трении в паре с чугуном и смазыванием маслом И-40h при

1776666 четырех значениях давления 0,1; 0,2: 0,5 и 1

МПа и 12 ступенях скорости скольжения в диапазоне 0,8-765 мм/мин (48 режимов).

Использование в заявленной композиции одной их технологических добавок— оксида алюминия и т,д. в виде мелкодисперсных порошков в указанных количествах в значительной степени препятствует оседаНИЮ тяжЕЛОГО НаПОЛНИтЕЛя ЦТС И В ОдИНаковой степени позволяет регулировать величину жизнеспособности, достичь ее не менее чем за 100 мин, что превышает жизнеспособность известной композиции.

Формула изобретения

1, Антифрикционная композиция для покрытия узлов трения скольжения, включающая эпоксидно-диановую смолу с содержанием эпоксидных групп 19,9-.23,5 мас., дисульфид молибдена, скрытокристалличе. ский графит, аминные отвердители или их смеси, отл и ч à ю ща я с я тем, что, с целью повышения износостойкости и разрушающего напряжения при сжатии покрытия, композиция дополнительно содержит эпоксидную модифицированную смолу, представляющую собой продукт взаимодействия .олигоэфира на основедиэтиленгликоля и адипиновой или себациновой кислоты с эпоксидно-диановой смолой с содержанием эпоксидных групп

19,9-22 мас. $ или с эпоксидной алифатиче200-300

Влияние состава конлозиции на износ лри трении без смазочно о материала

Состав композиций, яас.ч

Пример

ЦТС" алан

ЦТС19 смола зпоксиноволяч мал УП-643 графит алолоровок квар цевая нука смола модифицированная

УП-599

IlNсульфил иолибЛена снопа зпоксиднодиановая смола иодифицированная УП-563 енола модифицированная .

УП-5д99 ниний оксид устойчивый

10(э.ч.7)

20(э ч 9)

5(э.ч.8)

25(э.и.8) 200

259

250 зоо

250

15(э.ч.9)

5(э.ч.8)

25(э.ч.8) 250

200

15(э.ч.8,5)

5(э.ч.7)

25(э.ч.7) 250

208

250

10(э.ч.22)

20(э.ч.30)

5(э.ч.22)

25(э.ч.22) 10(э.и.8) 35

10(..8) 250

10(з.ч.7) 300

200

20(э.ч.30)

15(э.ч.22) 45

250

10 (а.ч.7) 1в 1ОО(э.ч. 19 ° 9)

2 100(э. ч.23,5)

100(э.и.21)

4 100(э.ч.21)

5 100(э.и.23,5)

6 . 100(э.ч.19,9)

7 100(э.и.19,9)

8 100(s,ч.23,5)

9 100(э.и.23,5)

10 100(э.ч.23,5)

11 100(э и.19,9)

12 100(э.ч.23,5)

13 100(з.ч,21)

14 100(э.ч.21)

15 100(э.ч.2Т)

16 100(э.ч.21)

17 100(э.ч.22)

18 100(э.ч.23,5)

19 100(э.ч.22)

20 1ОО(э.v.22)

Прототип ТТС-7 ской смолой, или зпоксиноволачную смолу, и наполнитель- сегнетокерамический материал или цирконат-титанат свинца при следующем соотношении ингредиентов

5 композиции, мас.ч.: . Эпоксидно-диановая смола с содержанием эпоксидных групп

19,9-23,5 мас.% 100

10 Указанная эпоксидная модифицированная смола или эпоксиноволачная смола 10-20

Дисульфид молибдена 5-10

15 Скрытокристаллический графит 35-40

Сегнетокерамический материал или цирконаттитанат свинца

20 Аминные отвердители или их смеси 20,5-43,4.

2. Композиция поп,1, отл ича ющаяс я тем, что, с целью улучшения технологических свойств при нанесении композиции

25 на поверхности скольжения методом запрессовки, она дополнительно содержит технологическую добавку, выбранную из группы, включающей алюминий (зксид, кислотоустойчивый порошок, кварцевую муку, 30 в количестве 35-60 мас.ч.

Таблица

10 40

5 35

З7

7 40

5 35

10 40

З7

10 40

7 35

10 37

1О 40

5 40

1О 37

7 40

10 40

10 З5

7 37

ТО 40

10 40

7 40

177666б

Продолжение табл. 1

Пример

Нанос прн тренми Пез смазочного материала, мкм ямннные отвердители

УП063ЗП

Keel0 яф-2

К»

f,28 смесь

УП-06338 с УП-583 в соотн

2:1

УП-

583Л758ЭТ смесь

YtI- 06

3311 с

УП58jT а соот.

1!1 смесь

УП-0633

ПС

Ytl-583T в сост.

1:2

К» .

1,21

К»

1,47

27,926,925,9 ,4 - .

7

29,0

24,6

Прототип

Ф

Примеры 1,2,5;8,11,12,15 ° 20 - по изобретению; К - расчетный кпзффмцнемт 678661IMTcltjl Для сятрейеленми вго ко!ам!встав ма !

OD мас.ч. смоляной части композиции. г

Физико-неяаммяесяме свойства антмврняционния конпозицип плп аапрассовки (средние значения) Таблица 2

Показатели Прототмп

Показатели пп примеру

Р (1 Е.:."1"..

4,5 3,4 4,0 4 ° 5 3,6 4,2

15 15 18 18 14 15

37 33 32 32 31 Э! заявляемая композиция

8 ) 1 ) 77 )77 (79 )70

"Р)

)5 .) 3

t3 ППа а, кйя/нт

101 105 110 105 105

4,4 4,5 4.2 4,5 4 5

17 18 17 17 16

34 34 33 33 34

165 108

4,! 4,5

11 19

34 34

98 96

3,2 4,2

16 15

32 31

107 I o1 109 102

44 42 4 ° 4 44

17 17 19 19

34 33 33 33

161

4,4

3,6

16,6

34,0 бтзз7 "

ППа

ОоцопогЛЕЦЕНИЕ 7

0,02 0 10 0,04 О ° 08 0,03 0,09

38 3I 34 29 28 30

0,09 0,12 0,10 0,12 6 16 0,62

0>21 0,22 D,20 9721 .0,20 О ° 22

6,64 6,02 0,06

16 19 18

6,69 0,69 0,69

0,20 6,20 0,26

0,65 0,66 0,03

17 17 16

0,09. 0,61 0,09

0,l9 0,26 6,19 и

О;65 o,ot

19 17

$09 0,69

О .19 0 ° 20

0,05

0,09

0,02

0,05 0,03

16 17

0,09 О ° 09

0,20 8,19

0,04 0,08

33 27

О ° 03 07М

18 16

0.69 6,69

6,19 0,19 ь

I,мкм

Пт1 .

Кс1

6,69 6,16

6 20 О 21

Составитель Н.Лузина

Техред М.Моргентал Корректор С.Патрушева

Редактор

Заказ 4099 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35. Раушская каб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент"; г. Ужгород, ул.Гагарина, 101.1з 20 ° О

2 25,3

3 21,4

23,0

5 24,9

6 20,3

7 21,9

8 24,8

9 23,9

10 25 ° 2 ь

11 22,1

12 29,5

13 22 ° 1

14 26,5

16

17+

19

16

38

31

16

34

29

19

28

18

17

33

27

17

16

39

l7

)6.

17