Способ получения антифрикционных материалов

 

Союз Соаетсмих

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ! гг>889432 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 0406.90 (21) 2933699/29-15 с присоедииениен заявки Й9 (23) Приоритет

Опубликовано 151281 Бюллетень Н9 46

Дата опубликования описания 151281 (53)M. Кл.з

В 27 К 3/08

Госукврствеииый комитет

СССР ио делам изобретеиий и открытий (53) УДК 674. 048 г г674.049.2 (088.8) (72) Автор изобретения

М.М. Рыженко

Институт механики металлополимерных систем AH Белорусской ССР

Г (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к производству антифрикционных материалов на основе древесины и может быть исполь зовано в машиностроении.

Известен способ изготовления антифрикционных материалов, включающий введение самосмаэывающихся наполнителей до уплотнения (11.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является с способ получения антифрикционных материалов, включающий введение с торца в нагретую древесину смеси мыла стеариновой кислоты и жидкой смазки, нагретых до температуры плавления,уп-,г5 лотнения и термостабилизации (2 1.

Недостатками укаэанных способов являются низкие антифрикционные свойства.

Цель изобретения — улучшение антифрикционных свойств.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу в качестве мыла используют литиевое мыло, а термоста- 2Б билиэацию осуществляют при 50-70 С в

О течение не менее 15.мин в постоянном магнитном поле напряженностью 10001500, Э, силовые линии которого направлены вдоль волокон древесины. 3Q

С целью улучшения степени наполнения и качества материала, смесь литиевого мыла :теариновой кислоты н. жидкой смазки вводят под давлением

0,4-1,2 МПа, а уплотнение осуществляют в среде расплава под давлением 812 МПа, которое затем снижают в процессе термостабилизации при постоянной деформации материала.

Пример 1. Заготовку иэ древесины березы размером 40х40х40 мм, предварительно нагретую до 140 х 5 С, чтобы исключить кристаллизацию расплава литиевого мыла стеариновой кислоты в масле МС-20, взятых в соотношении 0,75:1, пропитывают с торца под давлением 0,4-1,2 МПа, одновременно уплотняют в среде расплава под давлением 8-12 MIa, что способствует . ее дополнительному наполнению на

10%. После этого материал охлаждают до 70 С при постоянной деформации и уменьшающемся давлении, т.е. термостаоилиэируют в постоянном магнитном поле напряженностью 1000-1500 Э, си".. ловые линии которого направлены вдоль волокон древесины, в течение 1020 мин.

889432

Пример 2. Заготовку древесины березы размером 40x40x40 vw, предварительно нагретую до 140 + 5оС,чтобы исключить кристаллизацию расплава мыла стеариновой кислоты в масле МС22, взятых в соотношении 0,75:1,про" питывают с торца под давлением 0,41„2 МПа, одновременно уплотняют в среде расплава под давлением 8-12 МПа что способствует ее дополнительному наполнению на 9%. После этого материал термостабилизируют при 60>С в постоянном магнитном поле напряженностью 1000-1500 Э, силовые линии которого направлены вдоль волокон древесины, в течение 10-20 мин.

Пример 3. Заготовку из д„.>евесины березы размером 40х40х40 мм, предварительно нагретую до 140 + 5 С, чтобы исключить кристаллизацию расплава литиевого мыла стеариновой кислоты в масле индустриальное -30, взятых в соотношении 0,75:1, пропитывают с торца под давлением 0,4-1,2 МПа, одновременно уплотняют в среде расплава под давлением 8-12 NIIa, что способствует ее дополнительному наполнению на 8Ъ. После этого материал термостабилиэируют при 50 С в постоянном магнитном поле напряженностью

1000-1500 Э, силовые линии которого направлены вдоль волокон древесины, в течение 10- 20 мин.

Для определения оптимальных технологических параметров, приведенных в примерах 1, 2 и 3„ при получении антифрикционных материалов по предлагаемому способу, в табл. 1-5 показано их исследование и за данными пределами.

Существенным признаком предлагаемого способа является влияние величины напряженности магнитного поля, температуры и времени термостабилиза ции на работоспособность и качество получаемого материала. Определение работоспособности антифрикционных материалов, полученных как по предлагаемому способу, так и по известному способу, производится на машине МЙ-1М .по схеме вал-частичный вкладыш в ре.хпме сухого трения при нагрузке Р

4,5 МПа. и скорости скольжения d

0,25 м/с.

Влияние напряженности магнитного поля, температуры и времени выдержки при термостабилиэации на работоспособность антифрикционных материалов показано в,табл. 1.

Как видно из табл. 1, оптимальный

"предел напряженности магнитного поля, определенный по работоспособности материала, лежит в интервале 10001500 Э. Уменьшение напряженности магнитного поля ниже этого предела приводит к снижению работоспособности материала. По-эидимому, это связано с изменением смазочных свойств наполнителя. A при увеличении напряS

16

2О

35 женности магнитного поля свыше 1500 Э, особого увеличения работоспособности не наблюдается.

Экспериментальные данные о работоспособности антифрикционных материалов на основе древесины, наполненной расплавами различных мыл стеа риновой кислоты в смазочном масле

МС-20, уплотненной на 353, и термостабилизированных в постоянном магнитном поле напряженностью 1250 Э а при 60 С, в течение 15 мин приведены в табл. 2.

Из табл. 2 следует, что наилучшей работоспособностью обладает антифрикционный материал из древесины, наполненной расплавом литиевого мыла стеариновой кислоты в смазочном масле, так как литиевое мыло стеариновой кислоты в постоянном магнитном поле улучшает антиокислительные свойства смазочных масел.

Б процессе исследования также установлено, что наполнение древесины жидкими смазочными маслами, загущенным литиевым мылом стеариновой кислоты, и термостабилизация древесины и наполнителя в постоянном магнитном поле, напряженностью 1250 Э, увеличивает работоспособность на самосмазке полученного материала в 1,5-2 раза в сравнении с материалом на основе древесины, наполненной чистым маслом.

Поэтому проведены дополнительные исследования по определению влияния соотношения в весовых частях литиевого мыла стеариновой кислоты в смазочном масле, а также от марки смазочного масла, которые зафиксированы в табл. 3.

Иэ табл. 3 видно, что древесина, наполненная расплавом литиевого мыла в смазочных маслах, взятых в соотно-, шении О,? 5: 1, независимо от марки масла имеет оптимальную работоспособность в узлах трения машин и механизмов.

При наполнении древесины смесью литиевого мыла.и смазочного масла в соотношениях меньше 0,75:1, материал имеет меньшую работоспособность из-за быстрого расхода смазки из древесины при трении. А при соотношениях литиевого мыла и масла больше 0,75:1,работоспособность изменяется незначительно. На качество материала большое влияние оказывает формоизменяемость материала после снятия уплотняющего давления.

Проведенные исследования показывают, что формоизменяемость материала уменьшается, если стабилизация размеров древесины происходит при температуре ниже температуры ее наполнения и уплотнения при увеличении времени выдержки.

Зависимость качества материала от времени и температуры стабилизации древесины приведена в табл. 4.

889432

На основании данных табл. 4 можно сделать вывод, что температура 5070 С является наиболее приемлемой для термостабилиэации модифицированной древесины в течение не менее 15 мин при воздействии постоянного магнитного поля напряженностью 1250 Э. Увеличение температуры термостабилиэации выше 70ОC приводит к значительному разуплотнению древесины, что снижает качество полученного материала. A термостабилизация древесины при 40 С имеет почти такое же разуплотнение, что и при 70 С,но при этом снижается производительность оборуд вания.

Экспериментально установлено,что работосйособность антифрикционных материалов, полученных по предлагаемому способу, зависит также от степени наполнения древесины.

Зависимость работоспособности антифрикционных материалов от степени наполнения древесины приведена в табл. 5.

Из табл. 5 следует, что с увеличением скорости продавливания древесины через наполнитель возрастает давленИе наполнения и увеличивается степень наполнения. Причем оптимальная степень наполнения 26-27% достигается при скорости продавливания 0,886,7;10 м/с, что соответствует давлению при наполнении 0,4-1,2 NIIa и давлению уплотнения 8-12 NIIa. При увеличении скорости продавливания выше

6,7 10 м/с ламинарное течение расплава переходит в турбулентное, а степень наполнения снижается, что вызвано увеличением количества воздушных пузырьков в расплаве. Следовательно, наполнение древесины необходимо производить при скорости продавливания 0,88-6,7 10 м/с.

Сравнительные исследования материалов, полученных по известному способу и по предлагаемому приведены в табл. 6..

Как видно иэ табл. 6 основные пре20 имущества предлагаемого способа получения антифрикционнйх материалов заключаются в следующем: выше прочностные свойства за счет улучшения его качества, улучшена степень наполнения, меньше водопоглощение, увеличена работоспособность.

889432

I о (Ч 1 !

<Ч

Ю

СО

° а 1

I о ь

СЧ 1

1 1

1 о !

1 о !

СЧ I

I I

1 — -4! а

° -!1

CD

Ю

Ln

Ю 1 т.! !

СЧ

CD

1

1

1 о о о т-! 1

1

1

I Ю

I (Ч

1 1

1 1

1 in

1н!

1 I

II)

A н

v о

X х

Э

Ф х

СЧ

CO

I 1

1 Ю 1

I ч-! 1

1 1

1 I

1 Ю I

1 СЧ 1

1 1 ! — -1

I I а

1 с-1 1 х х ф х

Ц х о о

Е а!

I ! о

Ю 1 а 1

I

1

1

CD гЧ

1 1 й

C. о

1

1

1 о

С0 гCD о г»

РО 1 н3!

VO I

III 4 I о ь о о г»

0I V

01 1

» аи

Эф

g ю о

1

О о о о !

»

v о н о

7lj

С4 г

Ф н Ф

IO

Е

A 6I

Н 1".

О 0! ох х а

Ц

III н . l6 о ! х

1

1

I

I

I.

1 — «» — 1

1 I

1 ——

I » — I

1 1

1 1 о

1 %-1!

1

1 — Ч

I 1

1 I ! о! (Ч I

I 1

Г 1

1 1

1 а

1 с-! I

Г

1 ! о!

1 гч!

t »Ф I о о в а в m

<ч о о о

01 Ch е а о о о о

О\ Ch . О\

lA N о ь

Ch Ch о о а

Ch 00!

Ch 00

00 СО а о

CO CO

СО CO

М СЧ

00 00

Ln г4 Ю

СО СО о о о о

1 о о а о î, е

ЧР о о m

О О 00

Ю о о о а 10 I ь о

00 м

Ol м ф

1 (Ч сО

%-» о

889432

Т а б л и ц а 2

Работоспособность материала, ч

Коэффкцие нт трения

Марка масла

Наполнитель

800

0,07

Мыло магния стеариновой кислоты

780

0,085

МС-20

Мыло меди стеариновой кислоты

770

0,09

Мыло лития стеариновой кислоты

0,065

894

Таблица 3

Работоспособность материала, ч

Марка масла

ГОСТ

Соотношение литиевого мыла и смаэочного масла

0,25:1

0,5:1 0,75:1 1:1 1,25:1.

0:1

Индустриальное-30

1707-51 . 300

1013-49 430

1013-49 435

470

880

710

570

888

730

580

745

894

МС-2 0

MC-22

Мыло цинка стеариновой кислоты

860 861

862 864

864 867

Ю 1

»О I

I л

Ю

«-» ог

«-» с-»

Ю г гч

ГЧ

«-»! — — 4

СС»

1

I

I

1

СС» г

C) !

I

I

1

I Ю

I »Л

I !

I

I !

rCh

Ю Ю г

М

ОЪ

C) Ю г I

I

1

»б Ц

С4 Ж

N»»".» !

» ф

Н а. о во

Е-» 1-»

»lI

Х 1 о» !

5 I

»б I

Е 1

u !

Я»!» 1 ж с

»б»б I

»») !„"1

889432

»б ж

0»б Ж

Е

oZZ

С4 Ж

&» lid

6 1=. О»

g н III

М О

1»б

О Ж

К Р х е

III Н 1

Я»б л.3$ од

Я B I

Д» U c оо б

& 2 I

889432

14

Таблица 5

Давление при уплотнении, МПа

Скорость продавливания, 10 м/с

Давление при наполнении,МПа

Степень наполнения, о

Степень уплотнения, Ъ

Работоспособность материала, ч

0,38

О., 1

2 4, 9

2 5, 9

2 6, 5

824

0,88

0,4

857

4,18

6,67

9,29

0,8

887

1,2

12

894

1,6

?95

12,0

2,0

16

668

Т а б л и ц а 6

Антифрикционный материал, полученный по

Характеристика материала известному способу предлагаемому способу

Предел прочности вдоль волокон, МПа

Водопоглощение при Т = 20О С за 30 сут, Ъ

60

Степень наполнения, Ъ

Коэффициент трения — 4,5 МПа, 0,25 м/с

0,08

0,065

894.

700

Работоспособность, ч

Формула изобретения

1. С тифрикционных мат ения с торца в на меси мыла стеарин кой смазки, нагретых лавления, уплотне зации, о тлича что, с целью ул ионных свойств спользуют литиево билизацию

Источники информации, осущест уре 5070 С в 5

5 мин в принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР сс Р 421530, кл. В 29. J 5/00, 1972. ностью ые линии кооло он " 2. АвтоРское свидетельство СССР

9 506992, кл. В 27 К 3/08, 1978.

Составитель А.Телесницкий

Техред Т.Маточка Корректор С .Цомак

Заказ 10857/31 Тираж 531 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и бткрытий

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

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, пособ получения ан ериалов путем введ гретую древесину с свой кислоты и жид до температуры и ния и термостабили ю шийся тем, учшения антифрикц в качестве мыла и е мыло, а термоста вляют при температ течение не менее 1 ном магнитном поле

1000-1500 Э, силов направлены вдоль в

Редактор М.Бандура

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения степени наполнения и качества материала, смесь литиевого врыла стеариновой кислоты и жидкой смазки вводят

45 под давлением 0,4-1,2 МПа, а уплотнение осуществляют в среде расплава под давлением 8-12 NIIa, которое затем снижают в процессе термостабилизации при постоянной деформации материала.