Антифрикційна композиція

09) Шї 03) (51)5 С 08 J 5/16 // С 08 J 5/16; __С_08_L61/10/C_08 К3/04„ ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД (54) АНТИФРИКЦІЙНА КОМПОЗИЦІЯ (15)15.01.93 (21)92320047 (22)18.11.92 8 см и содержанием воды не более 2 ма в качестве графита - графит с зольность более 1 мас.%, не содержащий оксиден таллов и ионов хлора, и в качестве напо теля на осмоье иефіиного кокса - сі нефтяных и пековых обожженных кор при следующем соотношении ингредие композиции, мзс.%: смесь нефтяных и пековых обожженных коксов 70графит с зольностью не более 1 мас.%, не содержащий оксидов металлов и ионов хлора 2-3 твердая фенолформальдегидная смола с текучестью не менее 8 см и содержанием воды не более 2 мас.% °ст но» До (31)4932254/05 _*} (32)06.03.91 (33) SU (46)30.04.93. Бюл. № 1 (56) 1. A.c. СССР № 887589, С 08 J 5/16, 1980 (прототип). (63)4932254/05, 06.03.91 (71) Наукооо-виробниче об'єднання по машинам грунтообробки, підготовки та внесення у грунт мінеральних добрив (72) Малихін Юрій Васильович, Ґотліб Зоя Олександрівна, Сенюшов Володимир Михайлович (73) Науково-виробниче об'єднання по машинам грунтообробки, підготовка та внесення у грунт мінеральних добрив (57) 1. Антифрикционная композиция, включающая фенолформальдегидную смолу, графит и наполнитель на основе нефтяного кокса, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что композиция в качестве фенолформальдегидной смолы содержит твердую фенолформальдегидную смолу с текучестью не менее 2. Антифрикционная композиция п< о т л и ч а ю щ а я с я тем, что она допс тельно содержит технологическую см. ную добавку - олеиновую или стеарині кислоту или нерастворимую в воде cont занных кислот в количестве 0,9-1 мае ' Изобретение относится к области полимерных материалов, в частности, углелластиKOD, используемых Д Л Р изготовления подшипников узлов трения машин и механизмов, работающих без смазки, вводимой извне. Известна композиция антифрикционного назначения, включающая фенолформаладегидную смолу, нефтяной кокс, ірафит, порошковую серу и щавелевокислый кадмий [1]. Недостатком данной композиции является невозможность изготовления из нее деталей методом литья, являющимся прогрессивным и экологически более Е кого качества из-за обуславливаемой j генизации массы материала. Недостатком является и то, что дс из композиции характеризуются низ физико-механическими свойствами. Задачей, на решение которой напр но заявляемое изобретение, является р, ботка материала, и м е ю щ е г о вые физико;механические свойства, изделі которого получают прогрессивным и э гическь чистым методом литья. 270 эхническим результатом, обеспечиванастоящим изобретением, является иение текучести композиции в расенном состоянии, уменьшение длиости цикла изготовления деталей из яемой композиции (около 4 мин.) при жении высоких физико-механических этелей: прочности на сжатие образ-, з заявляемой композиции не менее ЕТ 30. то достигается тем, что энтифрикцион.омпозиция, включающая фенолфор(егидную смолу, графит и наполнитель нове нефтяного кокса, в качестве феэрмальдегидной смолы содержит тверфенолформальдегидную смолу с эстью не менее 8 см и содержанием не более 2 мае. %, в качестве графита IT с зольностью не более 1 мас.%, не їжащий оксидов металлов и ионов хлов качестве наполнителя на основе нефо кокса - смесь нефтяных и пековых женных коксов, при следующем соотнии ингредиентов композиции, мас.%: месь нефтяных и пековых Божженных коксов 70-75 рэфит с зольностью не более мас.%, не содержащий оксиов металлов и ионов хлора 2-3 вердая фенолформальдегидая смола с текучестью не менее см и содержанием воды не олее 2 мас.% остальное до 100. н т и ф р и к ц и о н н а я к о м п о з и ц и я доительно содержит технологичесмазочную добавку - олеиновую или иновую кислоту или нерастворимую в соль указанных кислот в количестве мас.%. предложенной композиции в качестве •жителя используют смесь нефтяных и зых обожженных коксов 6:1 (отходы родного производства, в частности, іаготовок смесей коксов прокаленных 3-4801-36-87). ековая слагающая используемого кок0 наполнителя характеризуется содерэм значительного количества фенольных зольных фракций, представляющих солногомерные компоненты связующего, тадии полимеризации связующего °С) происходит синтез фенол-крезольруппировок пекового кокса с образовадополнительного по массе количества ющего, повышающего текучесть компо1 в расплавленном состоянии, огласно изобретению используют 1ые фенолформальдегидные смолы с текучестью не менее 8 см и содержанием воды не боле 2 мас.%, например, СФ-010, СФ-015, СФ-342Аидр. Характеристика фенолформальдегид5 ных смол, используемых для получения предлагаемой композиции, представлена в таблице 1.Также в предлагаемой композиции используется графит с зольностью не более 10 1 % и без содержания ионов хлора и окислов металлов, а именно, малозольный графит по ГОСТ 10274-79 (марки ЭУЗ-М). 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Примеры конкретного выполнения. Смесь нефтяных и пековых обожженных коксов, твердую фенолформальдегидную смолу, графит, олеиновую кислоту в определенных пропорциях загружают в вибрационную водоохлаждаемую мельницу, где осуществляют их одновременный помол и смешивают в течение 5 минут. После отсева полученной смеси на вибросите и получения фракций не более 0,1 мм, навеску порошковой композиции загружают в камеру литьевой машины типа "Kuassl". Пластификацию проводят при температуре 110-150°С, в п р ы с к - п р и температуре 180 ± 10°С и давлении 120 МПа, а отверждение - при температуре 200 ± 20°С. Режимы выбирают в зависимости от исходных свойств композиции. Для изготовления опытных образцов деталей использовали смеси следующих составов, мас.%: 1 состав (контрольный): смесь нефтяных и пековых обожженных коксов 65,0 твердая фенолформальдегидная смола 31,5 графит малозольный 2,5 олеиновая кислота 1,0 2 состав: смесь нефтяных и пековых обожженных коксов 70,0 твердая фенолформальдегидная смола 26,5 графит малозольный 2,5 олеиновая кислота 1,0 3 состав: смесь нефтяных и пековых обожженных коксов 72,5 твердая фенолформальдегидная смола 24,0 графит малозольный 2,6 стеариновая кислота 0,9 4 состав: смесь нефтяных и пековых обожженных коксов 75,0 твердая фенолформал,ьдегидная смола 21,5 270 графит малозольный 2,5 стеарат кальция 1,0 5 состав (контрольный): смесь нефтяных и пековых обожженных коксов 80,0 5 твердая фенолформальдегидная смола 16,5 графит малозольный 2,5 олеиновая кислота 1,0 6 состав: 10 Смесь нефтяных и пековых обожженных коксов 71,5 твердая фенолформальдегидная смола 25,5 графит малозольный 2,0 15 олеиновая кислота 1,0 7 состав: смесь нефтяных и пековых обожженных коксов 72,5 твердая фенолформальде20 гидная смола 24,5 графит і 2,0 олеиновая кислота j 1,0 8 состав: смесь нефтяных и пековых 25 обожженных коксов 72,5 твердая фенолформзльдегидная смола 23,5 графит малозольний 3,0 олеиновая кислота 1,0 30 9 состав: смесь нефтяных и пековых обожженных коксов 72,5 твердая фенолформальдегидная смола 22,5 35 графит ! 3,0 олеиновая кислота 1,0 Технологическая смазка - олеиновая или стеариновая кислоты или их соли, не являются обязательным компонентом ком- 40 позиции. Технологическая смазка может наноситься непосредственно на формы, в том числе, в автоматическом режиме. Текучесть композиции определялась г-э ОСТ 11.023.002-77 "Пресс-материалы органи- 45 ческие, полимерные. Метод определения текучести". Результаты получены следующие: Состав № 1 к - 23 см Состав № 2 - 20 см Состав N 3 - 18 см Состав № 4 - 16 см ? Состав № 5к - 7 см Состав Kb 6 - 19 см 50 Состав № 7 - 18 см Состав № 8 - 17 см Состав № 9 - 16 см. Так как текучесть композиции с соотношением компонентов состава Г* 5 недостаточна для получения деталей методом литья, даль- 55 нейшие исследования по ней не проводились. 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 HRT30. Например, длительность цикла изготовления втулки толщиной стенки 14 мм из заявляемой композиции методом литья составила 4 мин, а методом прессования около 20 минут. Уменьшились при этом существенно и трудозатраты (2...3 раза). Использование в качестве основного ингредиента - наполнителя смеси нефтяных и пековых обожженных коксов и некондиционных материалов электродного производства значительно удешезляет производство заявляемой композиции. Образцы материала подвергались триботехническим испытаниям по методике трибоцентра ИМПС АН БССР 74-82 на машине трения типа СМТ-1. В качестве контртела использовался ролик из стали 45, с твердостью рабочей поверхности HRCa = =45, шероховатостью Rn = 0,15 - 0,20 мм. Прочность на сжатие определялась по ГОСТ 4651-82. Твердость определялась по шкале Супер Роквелл HRT30 и составила не менее 60 HRT30. Результаты триботехнических испытаний и испытаний на прочность при сжатии приведены в таблицах 2, 3, 4. Анализ результатов испытаний опытных образцов из заявляемой композиции и прототипа, представленных в таблицах 2, 3, 4 , показывает, что содержание связующего свыше 27,0% при незначительном повышении текучести и прочности существенно снижает износостойкость. В то же время, повышение содержания наполнителя свыше 75% (состав № 5) резко снижает текучесть композиции, делая ее практически непригодной для получения деталей литьевым методом. Установлено, что увеличение содержания графита свыше 3% значительно снижает износостойкость деталей. Физико-механические показатели деталей из материала прототипа находятся на низком уровне. Олеиновая кислота, равнозначно как и стеариновая или их соли, необходима для лучшего извлечения деталей из форм. Заметного влияния на другие показатели композиции она не оказывает Таблица 1 Характеристика фенолформальдегидных смол по ГОСТ 18694-80, используемых для производства углепластиковой антифрикционной композиции КМ-ЗН Наименование показателей 1. Внешний вид Нормы для различных марок фенолформальдегидных смол 1 СЙ-342А СФ-015 СФ-010 новолачнэя новолачная новолачная Порошок, чешуйки или крошка от Порошок, чешуйки, крошки или ку- Порошок, чешуйки, крошки или кусветло-зеленого до темно-корич- ски неопределенной формы, мас- ски неопределенной формы, масневого цвета без посторонних сой не более 1 кг, черного цвета безсой не более 1 кг, от желтого до включений. посторонних включений. Точечные коричневого цвета без посторонвключения заполимеризовавшей- них включений. Точечные включеся смолы не являются посторонни- ния залолимеризовавшейся смолы ми. не являются посторонними. 2. Массовая доля нерастворимых примесей, не более, %. 3. Динамическая вязкость раствора смолы, МПа-С 90-180 4, Массовая доля свободного фено8,0 ла, не более, %. 5. Температура каплепадения, °С. 95-105 6. Время желатинизации, сек. 360-420 7. Массовая доля воды, не более, % 1.5 8. Высота свободного расширения образца, мм не менее 50 9. Текучесть, см 18-20 30-70 -4 О 4,0 6,0 105-115 40-100 80-120 80-120 1.5 2,0 і не менее 50 10-12 12-15 оо _ ~ • Та бл и ц а 2 Физико-механические показатели образцов, полученных из заявляемой композиции с использованием резольной смолы СФ-342А Состав комP/V = 0.25/0,25 позиции Скорость Коэффици- Температу{по тексту изнашива- ент трения ра поверхописания) ния, мг/ч ностного трения,°С 1 0,07 0,21 47 2 0,045 0,15 38 0.04 0,12 3 . 40 - 0.04 4 0,12 40 _ g ___ 0.05 ' - 0,11 38 0.05 0,12 41 7 8 0,06 0,12 42 9 0,06 0,12 42 Скорость изнашивания, мг/ч П р и м е ч а н и е : Р - давление в контакте, МПа; • - скорость скольжения, м/с. V 0.35 0.20 0.18 0,18 0.19 0.20 0.21 0,21 P/V = 0,5/1,0 Коэффици- Температуент трения ра поверхностного трения,°С 0.22 68 0.16 64 0,13 60 0,13 59 __ б 1 — 0.14 0,15 61 0,15 62 0,14 62 Скорость изнашивания, мг/ч 0,71 0,55 0,46 0,46 0,47 0.49 0,48 0,43 P/V- 1.0/1,0 Коэффици- Температуент трения ра поверхностного трения,°С 0,23 186 0,16 170 0,13 155 0.12 152 — 0,14 161 0,15 165 0.15 165 0.14 160 Прочность на сжатие, МПа 150 145 140 137 ~~ 135 135 132 125 N3 -si о Таблица 3 Физико-механические показатели образцов, полученных из заявляемой композиции с использованием новолачной смолы СФ-010 P/V» 0,25/0,25 P/V = 0,5/1,0 Состав композиции Скорость Коэффици- Температу- Скорость Коэффици(по тексту изнашива- ент трения ра поверх- изнашива- ент трения описания) ния, мг/ч ностного ния, мг/ч трения,°С 1 0,07 0,17 48 0,23 0,16 37 2 0,04 0,14 0,17 0,14 41 0,17 0.12 0,04 0,12 3 40 0,17 0,12 4 0,04 0,12 5 40 0,11 0,19 0,13 0,05 42 0,05 0,11 0,18 0,13 6 42 0,14 7 0,19 0,06 0,12 42 0.19 0,14 0,06 0,12 і 8 Прочность P/V= 1,0/1,0 Температу- Скорость Коэффици- Температу- на сжатие, МПа ра поверх- изнашива- ент трения ра поверхностного ния, мг/ч ностного трения, °С трения,°С 160 0,16 69 0,70 140 155 132 64 0,56 0,14 149 0,12 136 63 0,53 61 0,53 0,12 135 147 0,13 136 145 ' 59 0,55 143 130 60 0,56 0,13 143 0,54 0,14 128 62 140 127 0,54 0,14 " 61 ГО о П р и м е ч а н и е : Р- давление в контакте, МПа; V - скорость скольжения, м/с. ГО Таблица 4 Физико-механические показатели образцов, получаемых из заявляемой композиции с использованием новолачной смолы СФ-015 Состав комP/V = 0,25/0,25 позиции Скорость Коэффици- Температу(по тексту изнашива- ент трения ра поверхописания) ния, мг/ч ностного трения,°С 1 0,06 0,16 42 0,14 2 0,05 40 0,14 37 3 - 0,05 4 0,04 0,11 36 0,12 5 0,05 38 6 0.05 0.12 39 7 0.12 0.05 36 0,04 0,12 36 8 Скорость изнашивания, мг/ч П р и м е ч а н и е : Р - давление в контакте, МПа; V - скорость скольжения, м/с. 0.20 0,18 0,18 0,15 0,17 0,17 0,16 0.15 P/V = 0,5/1,0 Коэффици- Температуент трения ра поверхностного трения,°С 0,14 70 0,13 66 0,13 65 0.11 59 0,11 61 0.11 63 0,11 60 0,11 60 Скорость изнашивания, мг/ч 0,60 0,43 0,47 0,42 0.40 0.41 0,38 0,41 P/V- 1,0/1,0 Коэффици- Температуент трения ра поверхностного трения,°С 0,14 185 О.ТЗ 172 0,13 167 0.12 155 0,12 150 0,12 145 0,11 138 0,11 135 Прочность на сжатие, МПа 145 140 138 135 135 132 130 127 -J о 270 Упорядник А ігнатковз Замовлення 502 Техред М.Моргентал Коректор Т.Лазорєнко Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Кмїв-53 " s*ca пл., 8 , Вмробничо-видавничий комбінат "Патент", м Ужгород, вул Гагаріна, 101