Промышленный лизинг Промышленный лизинг  Методички 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 [ 10 ] 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

ного перекрытия равным или близким единице (упорные и радиальные подшипники скольжения).

Теплопроводность испытанных материалов с 15, 30 и 40% графита по сравнению с чистым фторопластом повысилась соответственно в 23, 26 и 29 раз. Резко повысилась износостойкость, что иллюстрируется показанной на рис. 26 [42] зависимостью интенсивности линейного износа от содержания ,-графита при трении испытанных композиций (спекавшихся под давлением) по стали 45 при р = 16 кгс/см и V = 0,64 м/с. Минимальные износы зафиксированы при содержании графита от 15 до 25% (объемн.). В результате термической обработки (материалы АО) повысилась механическая прочность и износостойкость материалов. Так, линейный износ на 1 км пути трения снизился для материала ФГ-15А с 16 до 7,8-10* мм, и для материала ФГ-ЗОА с 19 до 12.10* мм.

Предприятиями треста «Союзэлектрод» разработаны и выпускаются композиционные материалы на основе фторопласта марок 7В-2А, АФГ-80ВС и АФГМ [51]. Первый из них рекомендуется для работы в жидких средах, второй - во влажных газовых средах и воздухе, третий в осушенных газовых средах. Материалы 7В-2А и АФГ-80ВС содержат в качестве наполнителя графит различного гранулометрического состава. Первый из них представляет собой высоконаполненную композицию фторопласта, второй - низконаполненную (содержание графита 20%). Материал 7В-2А получают спеканием под давлением, материал АФГ-80ВС - свободным спеканием с последующей закалкой.

Материал марки АФГМ трехкомпонентный. В его состав входят: фторопласт-4 (50%), графит (35%) и дисульфид молибдена (15%). Он оказался наилучшим при трении в среде осушенного азота. При значениях р = 10 кгс/см я V = 0,52 м/с скорость износа составила Ы0~* мм/ч (или --0,5-10* мм/км). Получают материал АФГМ спеканием под давлением с последующей закалкой, вследствие чего вместе с повышенной прочностью при сжатии он обладает также и высокой эластичностью.

Свойства описанных выше материалов приведены в табл. 14.

Материалы эти обладают достаточно высокой стойкостью к щелочам, а также к серной и азотной кислотам. Материал 7В-2А нашел широкое применение для изготовления подшипников электронасосов. Применение графитофторопластовых материалов в качестве уплотнительных и направляющих поршневых колец в компрессорах, работающих без смазки цилиндров, дает большой экономический эффект.

Разработанные в НИИХИММАШе материалы ФКН-7 и ФКН-14 на основе фторопласта обладают высокой износостойкостью. Интенсивность линейного износа {трение по стали 30X3 при р = 25 кгс/см, V = 2,5 м/с и температуре 40° С) составляет для первого из них 4-10i*, а для второго 2х X 10-1» [9].

Свойства

Плотность, г/см..........

Водопоглощение, %...... . .

Предел прочности, кгс/см:

. при сжатии.........

при изгибе * ........

Твердость, кгс/мм........

Коэффициент теплопроводности, ккал/(м-ЧГрад).........

Коэффициент термического расширения, 10-* 1/град.........

Модуль упругости при сжатии *, 10 кгс/см2 . . .........

Допустимая рабочая температура *, °С................

Гибкость * ............

Материал

7В-2А

АФГМ

АФГ-80ВС

1,9-2,0

1,9-2,0

2,1-2,3

2,05-2,15

:0,1

0,02

0,05

0-0,1

0-0,02

0-0,05

350-380

150-260

110-190

200-300

100-150

8-14

8,5-12,9

6,7-14,3

6,0-9,5

7--15

1,0-1,5.

0,5-1,0

1,5-2,5

4,0-7,0

8,0-13i0

0,09-0,12

0,07-0,10

0,06-0,09

. 180

Плохая

Хорошая

Очень хорошая

• Приведены только фактические данные.

Кроме упомянутых выше композиционных материалов на основе фторопласта-4 следует сказать о разработанных и выпускаемых нашей промышленностью материалах: Ф4К20 (20 /о кокса), АМИП-15М (15% ситалла, 3-5% MoS), ФН-202 (10% Ni, 3% MoSa). Последние два материала разработаны НИИПМ (г. Москва).

Наполненные (ггоропласты находят все более широкое применение в качестве уплотнительных материалов. Из них изготовляют поршневые, уплотнительные, опорные и сальниковые кольца для компрессоров среднего и высокого давлений, работающих без смазки цилиндров. В СССР изготовляют уплотнительные кольца из наполненных фторопластов марок ФН-202, Ф4К20, АФГМ, ФКН-7, ФКН-14 .и др. Зарубежные фирмы также выпускают

5 А. п. Семенов, Ю. Э. Савинскнй

ПРОЧНОСТНЫЕ и ТЕПЛ0ФИЗИ1*ЕСКИЕ СВОЙСТВА ГРАФИТОПЛАСТОВЫХ АНТИФРИКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ РАЗНЫХ МАРОК [51] (В ЧИСЛИТЕЛЕ ПРИВЕДЕНЫ ДАННЫЕ ПО ТУ. В ЗНАМЕНАТЕЛЕ - ФАКТИЧЕСКИЕ)



большое количество марок наполненных фторопластов и уплот-нительных колец из них [9, 28, 48, 70].

Сравнительные испытания большого количества наполненных фторопластов проведены И. X. Карагусовым и Г. Н. Бор-зенко [23] на машине трения МДП-1 при р = 30 кгс/см и V = = 1 м/с (трение по диску из стали 45, обработанному до у8). Испытывали опытные композиции, содержащие различные количества меди, никеля, титана, бронзы, дисульфида молибдена, нитрида бора, графита, а также материалы ФГ-ЗОАО, АМИП-15М, ФКН-14 и НАМИ-ФБМ. Наилучшей износостойкостью обладал последний материал, в состав которого кроме фторопласта-4 входит бронза и дисульфид молибдена. Темп линейного износа его составлял при условиях испытания 1,9-10"* мм/км, что более чем в 4000 раз ни,же износа фторопласта. Близкие значения износостойкости получены для материалов ФГ-ЗОАО и ФКН-14.

Испытания материала НАМИ-ФБМ на компрессорах среднего и высокого давлений позволили рекомендовать его для поршневых уплотнений малогабаритных компрессоров и холодильных газовых машин и детандеров высокого давления, работающих без смазки [23]. В настоящее время материал нашел применение в машинах микрокриогенной техники.

В большинстве случаев целесообразно вводить во фторопласт-4 сразу несколько наполнителей, выполняющих различные функции 1Тахождение оптимального состава таких композиций чисто опытным путем требует проведения большого объема экспериментальных исследований. В последнее время опубликованы результаты исследований [26, 27], в которых изложена методика выбора оптимальных составов с применением математической теории экстремальных экспериментов, позволяющая выбрать наилучшее направление исследования при неполном знании процесса. Эффективность применения этой методики тем выше, чем сложнее изучаемая система.

Эту методику применяли для нахождения оптимального состава композиций, содержащих: 1) графит и дисульфид молибдена и 2) стекловолокно, графит и дисульфид молибдена [26]. В первом случае выбранная схема исследования представляла собой полный анализ для двух факторов, варьируемых на трех уровнях. Согласно выбранной схеме было изготовлено девять композиций с различным содержанием графита (от И до 25%) и дисульфида молибдена (от 4 до 8%). На основании испытания этих композиций, по ранее описанной в работе [43] методике (трение трех стержневых образцов по контртелу из стали 30X13 при р = = 25 кгс/см и У = 2,5 м/с), и последующего регрессионного анализа установлена количественная зависимость интенсивности износа композиции от содержания наполнителей. Исследование полученного уравнения поверхности отклика, т. е. зависимости интенсивности износа от процентного содержания наполнителей, позволило найти состав композиции (ФКН-7), имеющей минималь-

йую ййТёнсивнбсть износа {или максимальную износостойкость). Эта композиция должна содержать 19% графита и 8% дисульфида молибдена. Расчетная и экспериментально определенная интенсивности износа практически совпадают.

При многочисленных исследованиях антифрикционных свойств наполненных фторопластов испытывали образцы, полученные по технологическим процессам, отличающимся по применяемому оборудованию, режимам смешения компонентов, прессования порошков и спекания. Кроме того, существенно отличались также и применявшиеся «одинаковые» наполнители (по происхождению, форме и размеру частиц, содержанию примесей, методам размельчения). В результате влияния этих факторов свойства одинаковых по составу композиционных материалов могли отличаться очень сильно (особенно износостойкость). Это, а также различные методики испытаний (отличающиеся схемой испытания, характером относительного перемещения, коэффициентом взаимного перекрытия, режимами испытания и т. д.), затрудняет сравнение данных различных исследований. Поэтому трудно из громадного количества описанных в литературе композиционных материалов на основе фторопласта (наполненных фторопластов) выбрать наилучшие по износостойкости и антифрикционным свойствам.

По-видимому, большинство стоящих перед машиностроителями задач может быть решено при применении сравнительно небольшого количества композиционных материалов для типовых условий применения. Эта тенденция наблюдается как в нашей стране, так и за рубежом. Наиболее широко применяют сейчас в качестве наполнителей композиционных материалов на основе фторопласта графит, дисульфид молибдена, стекловолокно, ситаллы и некоторые металлы (оловянные бронзы, никель, серебро).

4. Пропитанные фторопластом пористые материалы

Металлофторопластовый материал «Полислип» [921, выпускавшийся английской промышленностью, представляет собой полученную методом порошковой металлургии пористую высокооловянную бронзу (содержащую приблизительно 10% олова) с частицами «дендритной» или сферической формы, поры которой на некоторую (или всю) глубину заполнены фторопластом. Стальной основы «Полислип» не имеет. Применяется этот материал для подшипников и других трущихся деталей сложной формы, которые либо не могут быть изготовлены штамповкой из металлофторопластовой ленты, либо должны работать длительное время без замены с допустимыми износами, намного превышающими таковые для подшипников из ленты.

Выпускались подшипники с пропиткой фторопластом на всю толщину (под индексом А) и с пропиткой лишь поверхностного слоя (под индексом В) [92]. Каждая из этих разновидностей подшипников может быть трех типов: сплошь пористые подшипники 5* 67



из «дёндритнЫх» ПороШкой; подШиПнйки tb Слоём такой же пористой бронзы на прочной непористой или малопористой основе (получаемой также методом порошковой металлургии), подшипники из сферического порошка. Наиболее высокими эксплуатационными свойствамим обладают подшипники последнего типа.

В более поздней публикации [92] сообщается о модификации материала «Полислип 1М», отличающейся тем, что поры его пропитываются смесью фторопласта со свинцом. Максимальные допустимые давления составляют 280 кгс/см. Для длительности работы 1000 ч допускаемые значения pV составляют 3 кгс/см-м/с (что в 1,5-2 раза выше, чем для описанных выше модификаций материала).

В последнее время рекламные публикации о материале «Полислип» не встречаются. Это дает основание полагать, что он вытеснен более технологичными и дешевыми подшипниками из ленточного металлофторопластового материала.

В ЛенНИИХИММАШе для работы в 60%-ной азотной кислоте применяли подшипники из пористого титана, пропитанные фторопластом [6]. Пористые заготовки изготовляли из титановых порошков ИМП-1 и ПХМЗ. Двусторонее прессов,ание заготовок производили на гидравлическом прессе при давлении 1000- 1500 кгс/см. Пористость заготовок после спекания при температурах 950-1000° С в -вакууме (5-8-10~* мм рт. ст.) в течение 2 ч составила 40-50%. Поры заполняли фторопластом с помощью многократной вакуумной пропитки суспензией фторопласта-4Д с последующим спеканием. Рекомендуемый материал контртела- сталь 12Х18Н9Т или сталь Х18 после термодиффузионного хромирования.

Исследовкния, проведенные в НИИХИММАШе (Москва), показали, что для работающих в растворах азотной кислоты (3 и 60%-ная) подшипников скольжения можно применять пропитанную фторопластрм металлокерамику на основе нержавеющей стали 12Х18Н9Т. Сопряженную деталь следует изготовлять из стали 12Х18Н9Т или пропитанного графита марки ПР-50. Для работы без смазки и в 1%-ном растворе едкого натра предложены пропитанные фторопластом-4 металлокерамические материалы на основе нержавеющей, стали и бронзы. Сопряженную пару рекомендуется изготовлять из азотированной стали 09Х15Н8Ю. J

Предложены материалы из фосфористой безоловянной бронзы, пропитанной фторопластом [49]. В некоторых случаях применяются пропитанные фторопластом графитовые материалы.

5. Ленточные материалы со стальной конструкционной основой

Металлофторопластовая лента. В государственном научно-исследовательском Институте машиноведения были проведены работы по созданию и разработке основ технологии производства металлофторопластового материала [55, 58, 59]. Впоследствии к этой

работе Подключились ВНИИЛТЕКМАШ, НИИТАВТОПРОМ и Климовский машиностроительный завод, совместными усилиями которых при консультации Института машиноведения было создано опытное производство ленточного материала и налажен выпуск из него1;вертных втулокразного диаметра [37]. Выпускаемый в СССР материал представляет собой конструкционную основу из малоуглеродистой стали, на которую нанесен через тонкий слой меди пористый слой сферических частиц оловянной бронзы (диаметром около 0,1 мм) общей толщиной 0,3-0,4 мм. Общий объем сообщающихся пор должен составлять 30-40%. Поры на всю глубину заполнены фторопластом-4ДВ с наполнителем (дисульфидом молибдена). Из этой же смеси сформирован тонкий поверхностный слой, закрывающий выступающие вер-, шины наружных сферических частиц бронзы.

Был налажен также и выпуск индивидуальных неразрезных подшипников скольжения из такого же материала (по несколько отличающейся технологии): втулок с наружным и внутренним рабочим слоем, упорных колец с антифрикционным рабочим слоем, сферических опор [46, 47]. Свойства таких подшипников не отличаются от изготовленных методами штамповки из ленточного материала. Производство их несколько сложнее и дороже, но оно в ряде случаев целесообразно, так как позволяет получать втулки и шарнирные сферические подшипники с более высокой степенью точности и без разреза, что повышает их конструкционную прочность. Кроме того, применяемая технология позволяет получить антифрикционный слой на выпуклых поверхностям, например, на наружной поверхности втулок, что недостижимо при изготовлении подшипников штамповкой из металлофторопла-стовой ленты.

Для производства ленточного металлофторопластового материала требуется сравнительно небольшой расход дефицитных дорогостоящих материалов. Так для изготовления 1 м материала, состоящего из стальной ленты (толщиной 1,5 мм) с напеченным на нее слоем пористой оловянной бронзы (толщиной 0,4 мм, пористостью 35%), пропитанным смесью фторопласта с 25% (объемн.) дисульфида молибдена, необходимо затратить: ленты из стали Ст 08-Ст 10 около 12 кг, фторопласта (сухого вещества) ~0,25 кг; дисульфида молибдена -0,17 кг, оловянной бронзы ~2,1 кг. Из 1 м такого материала можно изготовить около 500 свертных втулок диаметром 25 и длиной 25 мм (или более 1200 втулок длиной 15 и диаметром 15 мм).

Проведенные испытания материала указанного выше состава на машине КТ-2 [33] при постепенно повышающейся температуре показали, что материал работоспособен почти до 300°С. В жидком азоте материал также успешно работает. Таким- образом, рабочий интервал температур работоспособности материала без смазки охватывает, по крайней мере, диапазон от-200 до-f280°C. Дополнительные испытания показали, что материал успешно



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 [ 10 ] 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31