Слоистый материал для элементов скольжения

 

Использование: узлы трения скольжения . Сущность изобретения: на металлическом слое размещены частицы из уменьшающих трение веществ. Частицы выполнены с различной величиной и заключены в полимерную матрицу в виде пленки. Пленка огибает частицы и образует рабочую поверхность полимерной матрицы переменной толщины. Минимальная толщина рабочей поверхности полимерной матрицы может составлять 2,5-6 мкм, а максимальная - до 10 мкм. Материал повышает износостойкость . 1 з.п. ф-лы, 7 ил. .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю F 16 С 33/24

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1 (21) 4831634/27 (22) 30,11,90 (46) 15,04.93. Бюл. М 14 (31) P 3939704.1 (32) 01,12,89 (33) ОЕ (71) Глюка АГ (DE) (72) Карл Гейнц Вегнер (DE) (56) Выложенная заявка ФРГ Q 2206400, кл.

В 32 В 15/08, 1980.

I (54) СЛОИСТЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЭЛЕМЕНТОВ СКОЛЬЖЕНИЯ

Изобретение относится к машиностроению, в частности к узлам трения скольжения. Известен слоистый материал для элементов скольжения, выполненный из металлического формованного .изделия, например, ткани из оловянной бронзы, и имеющих различную толщину частиц иэ уменьшающих трение веществ, например, графита, политетрафторэтилена, окислов металла, имидных пластмасс, причем формованное изделие и частицы из уменьшающих трение веществ заключены в полимерную оболочку, например, иэ полиимидной смолы.

Недостаток известного слоистого материала заключается в том, что его износостойкость не является полностью удовлетворительной, Целью изобретения повышение износостойкости слоистого материала для элементов скольжения.

Цель достигается тем, что полимерная матрица нанесена на металлический слой с образованием рабочей поверхности пол;имврной матрицы различной толщины.

„„ЯЦ „„1809882 АЗ (57) Использование: узлы трения скольжения. Сущность изобретения: на металлическом слое размещены частицы иэ уменьшающих трение веществ. Частицы выполнены с различной величиной и заключены в полимерную матрицу в виде пленки, Пленка огибает частицы и образует рабочую поверхность полимерной матрицы переменной толщины. Минимальная толщина рабочей поверхности полимерной матрицы может составлять 2,5-6 мкм, а максимальная — до 10 мкм, Материал повышает износостойкость, 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Пленка, имеет равномерную основную толщину, составляющую предпочтительно

2,5-6 мк, которая местами увеличивается до

10 мк. Эти утолщенные участки, обусловленные наличием частиц большей толщины, как правило, имеют различную толщину. Однако максимальная толщина рабочей поверхности пол и мерной. матриц ы в области утолщений, как правило, составляет не больше 10 мк.

Наличием утолщений, распределенных в виде темных пятен bio виду леопардного меха по рабочей поверхности слоистого материала, создается искусственная шероховатость поверхности, обеспечивающая при работе содержащей соответствующий элемент скольжения трибологической системы лучшее удержание смазочного материала, в частности жидкого смазочного материала.

По мере уменьшения утолщенных участков . рабочей поверхности высвобождаются накопленные там, улучшающие антифрикционную характеристику частицы, Таким образом вследствие уменьшения утолще-: ний достигается возрастающее улучшение антифрикционных свойств рабочей поверх1809882 ности, что наконец приводит к меньшему износу.

Для получения полимерной матрицы используют растворяющийся полимер, например, эпоксидную смолу. К раствору полимера добавляют частицы из уменьшающих трение веществ, в частности политетрафторэтилена и / или фторированного графита и/или дисульфида молибдена, и полученную дисперсию наносят на свободную поверхность предварительно обезжиренного металлического слоя, выполненного предпочтительно из алюминиевого сплава, причем пятнообразные утолщения предварительно образуются в нанесенном слое при сушке или предварительной сшивке полимера. Образовавшаяся таким образом негомогенная пленка вжигается в поверхность металлического слоя при температуре 100-250 С с окончательным выполнением неравномерно распределенных по всей поверхности пленки пятнообразных утолщений, Дисперсию сначала можно наносить в виде слоя равномерной толщины. Вследствие получаемого по мере продвижения предварительной сшивки и выделения или улетучивания растворителя уменьшения толщины слоя и увеличивающегося при этом напряжения поверхности полимерной матрицы, содержащиеся в дисперсии твердые частицы предпочтительно перемещаются в пятнообразные зоны, так что там образуются желаемые утолщения, .Этот эффект может надежно и эффективно достигаться в том случае, если слой наносят с толщиной, примерно равной, предпочтительно же примерно незначительно большей, чем вышеуказанная максимальная толщина диспергированных частиц, и сразу же после нанесения слоя осуществляется уменьшение толщины полимерной матрицы с частичным твердением. Путем такого установления толщины слоя достигается то, что с уменьшением толщины лаковой матрицы содержащиеся в дисперсии твердые частицы местами могут накапливаться пятнообразно, При этом немедленное уменьшение толщины после нанесения слоя обеспечивает то, что диспергированные частицы накапливаются с образованием пятнообразных утолщений, прежде чем они могут скрепляться в тех зонах, куда они сначала попадают в процессе нанесения слоя.

Нанесение дисперсии растворенного полимера и частиц из уменьшающих трение веществ можно осуществлять известными методами, например, распылением, напрыскиванием и намазыванием.

Предлагаемый слоистый материал для элементов скольжения и его изготовление схематически изображены на чертежах, где на фиг.1 показан участок предлагаемого слоистого материала в увеличенном масштабе, разрез; на фиг.2 — слоистый материал, вид сверху (сильно увеличен); на фиг.3— разрез через слоистый материал А-А на фиг.2; на фиг.4-7 — cxeMa приемов при изготовлении предлагаемого слоистого материала.

Предлагаемый слоистый материал для элементов скольжения, например, для изготовления опор шатуна дизеля, содержит металлический слой 1, выполненный из алюминиевого сплава типа AIZn5SI2CuPb и нанесенный на несущий слой 2 из стали. На свободную поверхность металлического слоя 1 нанесен пленкообразный слой 3, состоящий из имеющих различную величину частиц 4 из политетрафторэтилена, заклю20 ченных в матрицу 5 из эпоксидной смолы.

По основной части поверхности слой 3 имеет основную толщину 6, которая согласно данному примеру колеблется между 3 мк и 5 мк, Из этой поверхности основной толщиной 6 неравномерно выступают пятнообразно распределенные участки 7, имеющие большую толщину 8 (до около 10 мк). Как изображено на фиг,3, частицы 4 могут иметь величину до 10 мкм, причем имеются также

30 частицы с гораздо меньшей величиной. Частицы 4 размещены предпочтительно на утолщенных участках 7 слоя 5 (см.фиг.3).

Слой 3 согласно изображенному примеру связан со свободной поверхностью метал35 лического слоя 1 путем вжигания, Возможный вариант изготовления предлагаемого слоистого материала схема-. тически изображен на фиг.4-7. Как изображено на фиг.4, посредством распылителя 9

40 на свободную поверхность металлического слоя 1 наносят предварительно изготовленную дисперсию растворенного полимера и частиц из уменьшающих трение веществ.

Толщина нанесенного дисперсионного слоя

10 может составлять 10-15 мк, так что и наибольшие частицы 4 еще полностью находятся в растворе полимера. Таким образом вследствие напряжения поверхности раствора полимера, например, раствора эпок50 сидной смолы, получают в основном гладкую свободную поверхность дисперсионного слоя 10, Непосредственно после нанесения на металлический слой 1 дисперсионный слой 10 нагревают до температуры около 100 С, при помощи подходящего прибора 11 (см,фиг,5). Вследствие этого осуществляется предварительная сшивка лаковой матрицы, вызывающая усадку лаковой матрицы. Вследствие этого более толстые частицы 4 выходят на свобод1809882 ную верхнюю сторону дисперсионного слоя

10. Вследствие имеющегося в поверхности лаковой матрицы напряжения частицы 4 скапливаются, так что они собираются предпочтительно на пятнообразных участ- 5 ках 7. Там толщина слоя 10 определяется величиной частиц 4, так что предварительно образуются пятнообразные утолщенные участки 7. После предварительной сшивки лаковой матрицы слоистый материал в этой 10 стадии можно перерабатывать в элементы скольжения, например, во вкладыши или втулки подшипников скольжения. Как изображено на фиг.6 и 7, наконец осуществляется вжигание слоя 3 в поверхность 15 металлического слоя 1. Это можно осуществлять, например, при температуре 100250 С в туннельной печи 15. При вжигании или отверждении слоя 3 происходит дальнейшая усадка лаковой матрицы, так что 20 утолщенные участки 7 относительно оконча- тельной структуры выполняются более четко до достижения изображенной на фиг.2 и

3 окончательной структуры слоя 3, Пробы изображенного на чертеже сло- 25 истого материала и слоистого материала согласно прототипу исследовались на износостойкость на испытательном стенде, с радиальными подшипниками, позволяющем эксплуатацию в условиях, подобных эксплуатационным условиям подшипников шатуна в дизельном двигателе, Рабочие поверхности изображенного на чертеже предлагаемого слоистого материала были гладкими и полностью свободными от повреждений даже по истечении 250 часов работы в основном при полной нагрузке (то есть 70 N/Mì нагрузки подшипника при

4000 об/мин). В противоположность этому у всех проб слоистого материала согласно прототипу проявлялись трещины от усталости материала на рабочих поверхностях, Ф о р мул а. и зоб рете н ия

1. Слоистый материал для элементов скольжения, содержащий металлический слой и частицы из уменьшающих трение веществ, выполненные с различной величиной и заключенные в полимерную матрицу, о тл и ч аю шийся тем, что, с целью повышения износостойкости, полимерная матрица выполнена в виде пленки и размещена на частицах с огибанием последних и образованием рабочей поверхности полимерной матрицы переменной толщины.

2, Материал по п.1, отличающийся тем, что минимальная толщина рабочей поверхности полимерной матрицы составляет

2,5-.6 мкм, а максимальная до 10 мкм.

1809882

4- 7 гф

Составитель В.Ситушкин

Техред М.Моргентал Корректор В.Петраш

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1299 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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