Антифрикционная композиция

 

Использование: изготоёление из углепластиков подшипников скольжения, элементов узлов трения машин и механизмов, работающих в режиме самосмазывания. Сущность изобретения: антифрикционная композиция содержит, %: смесь нефтяных и пековых обожженных коксов 70-75, графит с зольностью не более 1%, не содержащий оксидов металлов и ионов хлора, 2-3 и твердую фенолформальдегидную смолу с текучестью не менее 8 см и содержанием воды не более 2% - остальное до 100. Композиция также может дополнительно содержать технологическую смазочную добавку - олеиновую или стеариновую кислоту или нерастворимую в воде соль указанных кислот в количестве 0,9-1,0 мас.%. Текучесть композиции в расплавленном состоянии 16- 23 см, достаточная для изготовления деталей методом литья. Длительность цикла изготовления втулки толщиной стенки 14мм из новой композиции методом литья составляет 4 мин. Материал характеризуется улучшенными физико-механическими и триботехническиии свойствами 1 н.э. и 1 з.п. ф-лы, 4 табл. (Л с

Г ,мФ ч, :ГЛОЗ СОВЕ1СКИХ

СОЦИАЛИСГИЧЕСКИХ

РГС(1УБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

)со ! ()

О

О

6д

2-3 (21) 4932254/05 (22) 06,03.91 (46) 07.04.93. Бюл, N 13 (71) Научно-производственное обьединение по машинам для почвообработки, подготовки и внесения в почву минеральных удобрений НПО НИКТИМсельхозмаш (72) Ю.В,Малыхин, З.А. Готлиб и В.М..Сенюшов (73) Научно-производственное обьединение по машинам для почвообразования, подготовки и внесения в почву минеральных удобрений НПО НИКТИМсельхозмаш (56) Авторское свидетельство СССР

N. 887589, кл. С 08 J 5/16, 1980 (прототйп). (54) АНТИФРИКЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ (57) Использование: изготовление из углепластиков подшипников скольжения, элементов узлов трения машин и механизмов, работающих в режиме самосмазывания.

Сущность изобретения: антифрикционная

Изобретение относится к области полимерных материалов. в частности углепластиков, используемых для изготовления подшипников скольжения, элементов узлов трения машин и механизмов, работающих без смазки, вводимой извне, Цель изобретения — интенсификация и упрощение технологии изготовления деталей из данной композиции, улучшение их физико-механических показателей.

Поставленная цель достигается тем, что антифрикционная полимерная композиция, включающая наполнитель на основе нефтяного кокса, связующее в виде фенолформальдегидной смолы и графит, содержит в качестве наполнителя смесь нефтяных и пе..SU 1807993 АЗ (я л С 08 J 5/16//(С 08 J 5/16, С 08 1 61 10) С 08 К 3/04 композиция содержит, $: cr.-,åcü нефтяных и пековых обожженных коксов 70-75, графит с зольностью не более 1 (,, не содержащий оксидов металлов и ионов хлора, 2-3 и твердую фенолформальдегидную смолу с текучестью не менее 8 см и содержанием воды не более 2; — остальное до 100, Композиция также может дополнительно содержать технологическую смазочную добавку — олеиновую или стеариновую кислоту или нерастворимую в воде соль указанных кислот в количестве 0,9-1,0 мас.7. Текучесть композиции в расплавленном состоянии 1623 см, достаточная для изготовления деталей методом литья. Длительность цикла изготовления втулки толщиной стенки 14 мм иэ новой композиции методом литья составляет 4 мин. Материал характеризуется улучшенными физико-механическими и триботехническими свойствами 1 н.з. и 1 з.п. ф-лы, 4 табл. ковых обожженных коксов, в качестве связующего — твердую фенолформал ьдегидную смолу с текучестью не менее 8 см и содержанием воды не более 2 мас.7ь, а также графит с зольностью не более 1 мас. $ и без содержания ионов хлора и оксидов металлов, при следующем соотношении компонентов композиции, мас. :

Смесь нефтяных и пековых обожжен-. ных коксов 70-75

Графит с зольностью не более 1 мас., не содержащий ионов хлора и оксидов металлов

1807993. ход дет став

65,0

15

26,5

2,5

1,0

24,0

2,6

0,9

80,0

71,5

55

24,5

Фенолфпрмэльдегидная смола с текучестью не менее

8 см и содержанием воды не более 2 мас. Остальное до 100

Композиция может дополнительно содержать технологическую смазочную добавку — олеиновую или стеариновую кислоты или нерастворимые в воде соли указанных кислот в количестве 0,9-1,0 мас.7ь.

В предложеннойкомпозиции в качестве наполнителя используют смесь нефтяных и пековых обожженных коксов 6:1 (отходы электродного производства, в частности бой заготовок смесей коксов прокаленных

ТУ 48-4801-36-87).

Пековая слагающая используемого коксового наполнителя характеризуется содержанием значительного количества фенольных и крезольных фракций, представляющих собой многомерные компоненты связующего. На стадии полимеризации связующего (200 С) происходит синтез фенол-крезольных группировок пекового 2 кокса с образованием дополнительного по массе количества связующего, повышающего текучесть композиции в расплавленном состоянии.

Согласно изобретению, используют твердые фенолформальдегидные смолы с текучестью не менее 8 см и содержанием воды не более 2 мас., например СФ-010, СФ-0,15, СФ-342А и др.

Характеристика фенолформальдегид- 3 ных смол, используемых для получения предлагаемой композиции, представлена в табл,1.

Также в предлагаемой композиции используется графит с зольностью не более "

1 и без содержания ионов хлора и окислов металлов, а именно малозольный графит по

ГОСТ 10274-79 (марки ЭУЗ-М).

Примеры конкретного выполнения.

Смесь нефтяных и пековых обожжен- 4 ных коксов, твердую фенолформальдегидную смолу, графит, олеиновую кислоту s определенных пропорциях загружают в вибрацион ную водоохлаждаемую мельницу, где осуществляют их одновременный помол и смешивают в течение 5 мин, После отсева полученной смеси на вибросите и получения фракций не более 0,1 мм навеску порошковой композиции загружают в камеру литьевой машины типа "КиавзГ .

Пластификацию пр4водят при температуре 110-150 С впрыск — при температуре

180 + 10 С и давлении 120 МПа, а отверждение при температуре 200 + 200C.

Режимы выбирают в зависимости от исных свойств композиции.

Для изготовления опытных образцов алей испольэовали смеси следующих соов, мас. :

1 состав (контрольный):

Смесь нефтяным и пековых обожженных коксов

Твердая фенолформальдегидная смола 31,5

Графит малозольный 2,5

Олеиновая кислота 1,0

11 состав;

Смесь нефтяных и пековых обожженных коксов 70,0

Твердая фенолформальдегидная смола

Графит малозольный

Олеиновая кислота !

И состав:

Смесь нефтяных и пековых обожжен. ных коксов 72,5

Твердая фенолформальдегидная смола

Графит малозольный

Стеариновая кислота

IV состав:

Смесь нефтяных и пековых обожженных коксов 75,0

Твердая фенолформальдегидная смола 21,5

Графит малозольный 2,5

Стеарат кальция 1,0

V состав (контрольный):

Смесь нефтяных и пековых обожженных кбксов

Твердая фенолформальдегидная смола 16,5

Графит малозольный 2,5

Олеиновая кислота 1,0

Vl состав:

Смесь нефтяных и пековых обожженных коксов

Твердая фенолформальдегидная смола 25,5

Графит малозольный 2,0

Олеиновая кислота 1,0

Vl1 состав:

Смесь нефтяных и пековых обожженных коксов 72,5

Твердая фенолформальдегидная смола

23,5

Графит 2,0

Олеиновая кислота 1.0

Vill состав:

Смесь нефтяных и пековых обожженных коксов 72,5

Твердая фенолформальдегидная смола

Графит малозольный 3,0

Олеиновая кислота 1,0

IX состав;

Смесь нефтяных и пековых обожженных коксов 72,5

Твердая фенолформальдегидная смола 22,5

Графит е 3,0

Олеиновая кислота 1,0

Технологическая смазка — олеиновая или стеариновая кислоты или их соли не являются обязательным компoíåèòîì композиции. Технологическая смазка может наноситься непосредственно на формь", в том числе, в автоматическом режиме.

Текучесть композиции определялась по

ОСТ 11.023.002-77 "Пресс-материалы органические, полимерные. Метод определения текучести", Результаты получены следующие;

Смесь М 1 к 23 см, Смесь М 2 20 см.

Смесь М 3 18 см.

Смесь М 4 16 см, Смесь N- 5к 7 см, Смесь М 6 19,см, Смесь М 7 18 см, Смесь N 8 17 см, Смесь N. 9 16 см.

Так как текучесть композиции с соотношением компонентов смеси М 5 недостаточная для получения деталей методом литья, дальнейшее исследование по ней не проводилось.

Новая полимерная углеграфитная композиция с применением в качестве наполнителя смеси нефтяных и пековых обожженных коксов и малозольного графита имеет большую текучесть в расплавленном состоянии, по сравнению с известной композицией.

Длительность цикла изготовления деталей значительно уменьшается, а твердость изменяется мало и составляет около 60 НЯТ

30. Например, длительность цикла изготовления втулки толщиной с енки 14 мм иэ заявляемой композиции методом литья составила 4 мин, а методом прессования около 20 мин. Уменьшились при этом существенно и трудозатраты (2 3 раза). I;1c пользование в качестве основного ингредиента — наполнителя — смеси нефтяных и пековых обожженных коксов и некондици5 онных материалов электродного производства, значительно удешевляет производство заявляемой композиции.

Образцы материала подвергали триботехническим испытаниям по методике

10 трибоцентра ИМПС АН БССР MP 74-82 на машине трения типа СМТ-1. В качестве контртела использовался ролик из стали 45, с твердостью рабочей поверхности НЯСз=45, шероховатостью Ял= 0,15-0,20 мм.

15 Прочность на Сжатие определялась по

ГОСТ 4651-82. Твердость определялась по шкале Супер Роквелл HRT 30 и составила не менее 60 HRT 30, Результаты триботехнических испыта20 ний и испытаний на прочность при сжатии приведены в таблицах 2,3 и 4.

Анализ результатов испытаний опытных образцов иэ заявляемой композиции и, прототипа, представленных в табл.2,3,4 по25 каэывает, что содержание связующего свыше 27,0 при незначительном повышении текучести и прочности, существенно снижает износостойкость. В то же время. повышение содержания наполнителя свыше 75

30 (смеси N 5 резко снижает текучесть композиции, делая ее практически непригодной для получения деталей литьевым методом.

Установлено, что увели- ение содержания графита свыше З значительно снижа35 ет износостойкость деталей.

Физико-механические показатели деталей из материала прототипа находятся на низком уровне.

Олеиновая кислота, равнозначно как и

40 стеариновая или их соли, необходима для лучшего извлечения деталей из форм. 3аметного влияния на другие показатели композиции она не оказывает.

А предлагаемой композиции отмечены

45 следующие преимущества: обеспечение текучести, достаточной для литья деталей в расплавленном состоянии ; повышение производительности труда;

50 улучшение физико-механических показателей получаемых деталей; улучшение условий труда; повышение экономической эффективности.

55 Формула изобретения

1. Антифрикционная композиция, включающая фенолформальдегидную смолу. графит и наполнитель на основе нефтяного кокса, отличающаяся твм, что композиция в качестве фенолформ льде1807993 содержащий оксидов металлов и ионов хлора 2-Э твердая фенолфор5 мальдегидная смола с текучестью не менее 8 см и содержанием воды не более 2мас.g остальноедо 100.

10 2. Антифрикционная композиция по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит технологическую смазочную добавку — олеиновую или стеариновую кислоту или нерастворимую в воде соль ука15 занных кислот в количестве 0,9-1 мас.7.

Таблица 1

Характеристика фенолформальдегидных смол по ГОСТ 18694-80, используемых для производства заявленной антифрикционной композиции KM-ÇÍ фенолформальдегидных смол зличных

СФ-015 новолачная

СФ-342А новолачная йки о-зео-коа без ключеНе являются посторонним дО

ых ле ск р

30-70 до ен

4.0

6,0

80-120

Чра

С

105-115

40-100

80-120

ДО

1,5

2.0

Х об

Образца, Не менее 50

18-20

Не менее 50

10-12

12-15 (9. Текччель, см идной смолы содержит твердую фенолформальдегидную смолу с текучестью не менее

8 см и содержанием воды не более 2 мас., в качестве графита — графит с зольностью не более 1 мас., не содержащий оксидов металлов и ионов хлора, и в качестве наполнителя на основе нефтяного кокса — смеситель нефтяных и пековых обожженных коксов, при следующем соотношении ингредиентов композиции, мас. : смесь нефтяных и пековых обожженных коксов 70-75 графит с зольностью не более 1 мас., не орошк., чешуйки, рошка или куска не определенной формы. Ма сой не более

1 кг, черного цвета без посторонних включений. Точечные включения заполимеризовавшейся смолы

Порошок, чешуйки, крошки или куски неопределенной формы массой не более

1 кг, от желтого до коричнеовго цвета без посторонних включений. Точечные включения заполимеризова вшейСЯ СМОЛЫ

Не являются посторонними.1807993

Таблица 2

Физико-механические показатели образцов. полученных us заявляемой композиции с использованием резольной смолы СФ-342А

P V » 1,0 1.0

Прочность ма сжатие.

Мпа

P Ч «025/025

P Ч«05 10 коэффици- температуенттремия ра поверхностного трения. C коэффициент трения коэффициент трения смесей ком- скорость позиций иэнвшиаа(по тексту мня. мг/ч описания) скорость нзмвшивания. мг/ч температура поверхностного трения. С скорость изнашивания мг/ч температура поверхностного трения, С

Прмнечемие: Р - давление в контакте. МПа; Ч-скорость скольжения, и/с.

Ta6 ;ица 3

Фиэик<наехвнические показатели образцов, полученных иэ заявляемой композиции с использованием новолачной смолы СФ-010

P Ч 1010

P Ч" О 5/1.0

Прочность нв сжатие, МПв

Р/Ч О 25/0,25 гй/в»

Температу- Скорость ра поверх- иэмашиваности ния„мг/ч трения, С

Температура поверхности трения. С

Коэффицм- Темпераемт трения тура позер хмости трения, лС

Скорость изнашивания, мг/ч

Коэффициент тремия

Коэффициент трения

Скорость иэмашива ния, мгlч смесей КоМ лозиции (по тексту описания) Примеченив: Р— давление в контакте. МПа; Ч- скорость скольжения, м/с.

) Таблица 4

Физико-механические показатели образцов. получаемых из ззвляемой композиции с использованием новолачной смолы СФ.015

Р/Ч 0.25/0.25

Р/V О 5/1,О

Р/Ч 10 10

Прочность на схштие.

МПв

CM8CSA композиций (по тексту описв ния) Скорость Козффицииэнашива- ент трения

HMll. МГ/Ч.

Температура поверхности трения, С

Скорость изнашивания, мг/ч

Козффици- Температуент трения ра поверхности трения, лС

Козффициемт трения

Скорость изнашивания. мг/ч

Температураа поверхности трения.

Примвчение: P — давление в контакте. МПа: Ч - скорость скольжения, м/с

lк

2.

Э.

4.

5.

7.

6.

lк.

2.

3.

4.

В.

7.

В.

lк

3

6

7

907

0.045

0.04

0.04

0.05

0.05

0.06

0.06

0.07

0.04

0.04

0.04

0,05

0.05

0,06

0.06

0.06

0,05

0,04

0.05

0,05

0,05

0 04

0.2 t °

0.15

0,12

0.12

0.11

0.12

0.12

0.12

0,17

0.14

0,12

0,12

О,! 1

0,11

0.12

0.12

0,16

0.14

0.14

0.11

0.12

0.12

0,12

0.12

47

38

38

41

42

48

Э7

41

42 °

42

42

37

36

ЭВ

39

38

0,35

0,20

0.18

О. I8

0.19

0.20

021

0.21

0,23

0.17

0,17

0,17

0,19

ОЛ&

0,19

0.19

0,20

ОЛ&

0.18

0.15

0,17

0.17

0,16

0.15

0.22

О.tá

0.13

0.13

0,14

О. 15

0.15

0,14

0.16

О, l4

0.12

0.12

0,13

0,13

О,!4

0,14

0,14

0,13

0.13

0,11

0.11

О,t t

0.11

О 11

68

64

59

61

61

62

69

64

63

Ы

59

62

66

59

61

63

0.71

0.55

0.46

0,46

0.47, 0.49

0.48

0.43

0.70

0,56

0,53

0.5Э

0,55

0.56

0.54

0.54

0,60

0.48

0,47

0,42

0,41

0.38

0 41

0,23

0,16

0.13

ОЛ2

0,14

0,15

0,15

0,14

0.16

0.14

0,12

0.12

0.13

0,13

0.14

0.14

0.14

0.13

0,13

0.12

ОЛ2

О.! 2

0,11

011

186

152

161

160

132

136

136

128

127

t72

167

138

135

137

135 l35

132

125 1 60

149

147

143

t4Э

140

t45

1ЭВ

132

127