Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
1 2 •j Kt <i Ситалл С и тал л -f- ЗО мас. % меди Ситалл, пропитанный фторопластом-4Д Ситалл -f- 30 мае. % меди, иропитанный фторопластом-4Д 30—32 32—33 2—3 2—3
Состав и фрикционные свойства этих материалов при испытании на трение без смазки в среде воздуха при скорости трения 12 м/с и переменных нагрузках приведены в табл. 158 и на рис. 223.
Образцы, не содержащие фторопласт, имеют более низкий комплекс фрикционных свойств, чем пропитанные фторопластом. Добавка в ситалл меди уменьшает износ и коэффициент трения. Введение в поры материала фторопласта спижаст работу трения в 2—2,5 раза и повышает износостойкость материала в 7—13 раз. Такие материалы имеют несущую способность до 80—100 кГ/см2, коэффициент трения на воздухе 0,25—0,31, в вакууме 0,2—0,25 и способны работать при скоростях 1 — 30 м/с. Преимущество их заключается в высокой коррозионной стойкости. Они пригодны для работы в газовых и жидких средах, а также в условиях сухого трения.
291
Основные типы и свойства металлополимерных материалов
и«*паа4Ы на основе фторсодержащих полимеров (фторопластов), поли-^ЛпГ. ацетатных пластиков, полимерные материалы на основе аромати-!^^полиамидов, поликарбонатов и других пластмасс в связи с их «кокжмя антифрикционными свойствами в последние годы находят широкое применение в различных узлах трения, особенно распространен Ашропласт4 Однако прп хороших свойствах скольжения он обладает недостатками, ограничивающими его применение: низкими механической прочностью, теплостойкостью и износостойкостью, высоким коэффициентом термического расширения. Фторопласт имеет следующие физико-механические свойства:
Плотность закаленного материала (степень кри- 2,15 г/см3
сталлязацни около 50%)
Температура плавления кристаллов ог*ь
Температура стеклования (кристаллизации) аморф- —120° С
ных участков
Температура пиролиза (разложения) Выше 415 G
Теплопроводность (5,9—6,0) -104
кал/см с град
Коэффициент линейного расширения
при 20° С 23 • Ю-5
при 1000C 14-Ю-6
Относительное удлинение при разрыве 250—500% Предел прочности при растяжении
везакаленного фторопласта 140—250 кГ/см2
закаленного фторопласта 160—315 кГ/см2
Предел прочности при статическом изгибе 110—140 кГ/см2
Твердость по Брпнеллю 3—4 кГ/мм3
Ударная вязкость 100 кГ-см/см2
Работоспособность и несущую способность полимеров, в том числе и фторопласта, можно значительно повысить с помощью наполнителей и армирования. Высокими антифрикционными свойствами обладают материалы, состоящие из пористого бронзового каркаса, поры которого заполнены фторопластом с наполнителем.
Наполнители вводятся с целью повышения прочности материала за счет увеличения сопротивления фторопласта течению под давлением п повышения его теплопроводности. Некоторые добавки способны при высоких рабочих давлениях и температурах понижать коэффициент трения. Иногда практикуется введение одновременно нескольких присадок, например металла и графита или металла и дисульфида молибдена. Введение порошка свинца позволяет повысить допустимую нагрузку в 3— 3,5 раза но сравнепию с чистым фторопластом. Применение различных наполнителей для фторопласта практикуется как при изготовленпи композиций на основе металлического каркаса, так и наполненных фторопластов, не армированных металлом.
Рассмотрим свойства трех основных типов металлополимерных материалов: упрочненных стальной подложкой; пористых спеченных изделия, пропитанных фторопластом; наполненных фторопластом, не армированных каркасом.
Металлофторопластовые материалы, армированные стальной подложкой сочетают в себе высокую прочность армирующей подложки с хоро-vnlrLаатифрикциониьши свойствами наполненного фторопласта, прочно удерживаемого на рабочей поверхности слоем пористой бронзы. Лослед-
292
вий не только играет роль механизма для удержания слоя фторопласта, но и придает материалу определенные антифрикционные свойства. Во время работы слой фторопласта с наполнителем частично срабатывается, в результате чего оголяется некоторое количество частиц бронзы, что придает материалу высокую износостойкость при трении без смазки.
Наличие металлического каркаса улучшает отвод тепла с поверхностей трения, что также повышает несущую способность материала. Структура материала, состоящего из пористого металлического каркаса и фторопластового наполнителя, обеспечивает непрерывное генерирование на поверхностях трения полимерной пленки. При оголении в процессе работы поверхности металлических частиц в результате трения их о поверхность контртела происходит локальное повышение температуры. Разогрев приводит к более интенсивному расширению фторопласта, находящегося в порах, коэффициент теплового расширения которого в 10—20 раз превышает таковой металла каркаса, и выдавливанию его из пор. В результате фторопласт снова начинает принимать участие в процессе трения и образует пленку на поверхности оголенных металлических частиц, что снижает на этом участке коэффициент трения и температуру.
Работы в области создания металлофто-ропластовых армированных материалов начались в Англии в 1949 г. Типичными представителями материалов, армированных стальными подложками, служат ленточные
