ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Каркасные и слоистые самосмазывающиеся металлополимерные материалы из "Металлополимерные материалы и изделия" Основное требование к самасмазывающимся металлополимерным материалам—способность образовывать на поверхности трения непрерывную пленку (покрытие), обладающую смазочными свойствами. Это требование согласуется с одним из необходимых условий внешнего трения — положительным градиентом механических свойств [1]. Образование смазочных пленок при трении металлополимерных материалов обусловливается физико-химическими и механохимическими. процессами, происходящими в зоне фрикционного контакта, природой армирующего наполнителя и связующего, их соотношением в композициях, адгезионным взаимодействием на границе полимер — наполнитель и может быть классифицировано по схеме, предложенной И. В. Крагельским [2] (см. с. 81), из которой видно, что положительный градиент по глубине может быть обеспечен в процессе контактного взаимодействия металлополимерного материала с контртелом, что свойственно, в частности, описанным ниже каркасным материалам, или путем предварительного нанесения самосмазывающегося полимерного покрытия на металлическую ленту. [c.80] В настоящее время в нашей стране и за рубежом накоплен достаточный опыт создания самосмазывающихся металлополимерных материалов с различными свойствами. Число разработанных материалов этого класса достигает десятков тысяч, однако лишь немногие из них успешно используются в промышленности. Проблема создания новых самосмазывающихся металлополимерных материалов с заданными свойствами продолжает оставаться одной из актуальных в области материаловедения. [c.80] качестве армирующих наполнителей в настоящее время широко используются металлические и металлизированные углеродные волокна, фелт-металл, нитевидные кристаллы, фольга, спеченные методами порошковой металлургии пористые металлические каркасы. За последние 5—10 лет в нашей стране и за рубежом разработан ряд металлополимерных материалов, армированных волокнами с различными механическими свойствами (борными, стеклянными, металлизированными углеродными и др.), что позволило значительно повысить модуль упругости, износостойкость, ударную вязкость и прочность этих материалов. Одно из новых оригинальных направлений регулирования свойств металлополимерных материалов — создание нолиматричных систем или систем в которых слои волокнистого композиционного материала чередуются со слоями фольги, что позволяет регулировать степень анизотропии свойств материала, улучшать его характеристики. Изменением направления армирования волокон в различных слоях композиционного материала регулируются его свойства в плоскости армирования [3]. [c.81] К слоистым металлополимерным материалам относятся системы, состоящие из чередующихся слоев полимера и металла. При этом слои металла могут быть сформированы из металлизированных синтетических и искусственных тканей, войлока, лент, фольги, металлических сеток и т.д. Слои полимера в этих материалах выполняют роль связующего и могут содержать различные функциональные добавки, распределенные в объеме равномерно или по заданному закону. Примером слоистого сатоомазывающегося металлополимерного материала может служить теплостойкий текстолит, состоящий из чередующихся слоев металлизированной медью углеродной ткани, пропитанной фурановой смолой с наполнителями [5]. [c.82] Основные свойства каркасных металлополимерных материалов определяются природой и структурой несущего металлического каркаса. Полимерное связующее в этих материалах обеспечивает повышение однородности материала за счет высокой адгезии к металлу несущей основы, равномерность распределения нагрузок и защиту от воздействия внешней среды. В качестве связующего в каркасных материалах часто используют полимеры, наполненные сухими смазками и другими функциональными добавками. [c.82] В современном машиностроении широкое применение нашли металлополимерные самосмазывающиеся материалы, сформированные на основе пористого металлокерамического каркаса, полимеров и сухих смазок [7—15]. Самосмазываемость этих материалов основана на том, что в процессе трения по мере нагревания композиции полимер, содержащий сухую смазку, вытесняется из пористого каркаса, образуя смазочную пленку на рабочей поверхности детали. Металлокерамические полимерсодержащие материалы чаще всего используют для изготовления поршневых колец, подшипников скольжения и сепараторов подшипников качения. [c.83] Технология изготовления этих материалов включает операции смешивания металлических порошков, их прессования и спекания, пропитку полученного пористого каркаса самосмазывающимпся композициями на основе полимеров, калибровку или механическую обработку резанием с целью получения окончательных размеров и заданной шероховатости поверхности. [c.83] Для изготовления подшипников скольжения узлов трения вакуумных установок и приборной техники используют металлокерамику, спеченную из порошков вьгсокооловянистой бронзы и пропитанную 50%-ной водной суспензией фторопласта [4, 12, 13]. В табл. III.I приведены допускаемые режимы трения металлокерамики на основе бронзы. Для сравнения приведены данные для других самосмазывающихся материалов. [c.83] Создан материал, в котором пористый бронзовый каркас пропитан смесью фторопласта со свинцом [12]. Материал предназначен для изготовления деталей узлов трения, в которых максимально допустимые значения pv не, превосходят 0,5 МПа. Сравнительно низкие показатели антифрикционных свойств этих материалов, а также высокая стоимость пористого бронзового каркаса явились основной причиной ограниченного их применения в узлах трения машин. [c.83] Разработаны и находят применение в узлах трения химической аппаратуры материалы, несущий каркас которых выполнен из пористой стеклокерамики (ситалла), а поры покрыты медью и наполнены фторопластом-4Д [10]. Эти материалы отличаются высокой работоспособностью при эксплуатации узлов трения в агрессивных средах и в условиях отсутствия внешнего подвода смазки (см. табл. III.I). Существенным недостатком материала на основе ситалла является хрупкость стеклокерамического каркаса, что сдерживает его использование в узлах трения, работающих в условиях воздействия ударных нагрузок. [c.83] Одними из наиболее распространенных являются каркасные ленточные самосмазывающиеся материалы [2, 12, 20, 21]. Несущую основу таких материалов образует металлическая лента, а эффект самосмазывания обеспечивает слой нанесенного на ленту металлополимерного покрытия, состоящего из пористого металлокерамического каркаса и размещенной в порах дисперсной смазочной композиции на основе фторопласта. Различные композиции каркасных ленточных материалов и способы их изготовления разработаны как в нашей стране, так и за рубежом. [c.85] Некоторые английские и американские фирмы выпускают подобные материалы под марками DP, DU и DL [21]. Материал DP состоит из стальной основы, на которую нанесен тонкий слой пористой бронзы (89% меди и 11% олова), спеченной мето дом порошковой металлургии и размещенной в порах фторопласта. Материал DU отличается от материала DP тблМ, что поры заполнены смесью фторопласта с 20% (об.) свинцового порошка. Это позволяет увеличить допускаемую нагрузку на подшипник в 3— 3,5 раза. [c.86] Высокие показатели работоспособности при трении отмечены у металлопластмассового материала с антифрикционным покрытием на основе пористой бронзы, фторопласта и высокодисперсного свинца, сформированных на стальной ленте [20]. В качестве исходной композиции для пропитки пористой основы ленточного материала используют пасту, состоящую из фторопласта и формиата свинца. Спекание пасты производят при температуре 650 К. в среде водорода. При этом образуются частицы свинца коллоидной степени дисперсности и происходит полимеризация фторопласта. Толщина покрытия 0,04—0,065 мм. Смесь наносят на предварительно фосфатированную поверхность. Испытания этого материала показали, что по сравнению с материалами DP и DU он имеет более высокие антифрикционные характеристики. Это объясняется тем, что наполнитель в нем находится в более высокодисперсном состоянии и более прочно связан с фторопластом. [c.86] В литературе приведены сведения о многих других материалах, сформированных по принципу материалов DP и DU [4, 23—25]. [c.86] Такие материалы при кратковременных режимах работы могут выдерживать удельные нагрузки до 200—300 М Па при высоких скоростях скольжения [16]. [c.87] К числу первых самосмазывающихся материалов, армированных металлическими волокнами и разработанных в СССР, относится ретинакс, изготавливаемый из композиции, содержащей модифицированную фенолоформальдегидную смолу и наполнители рубленые латунные и асбестовые волокна, барит и различные добавки ( USO4, u l и др.). Ретинакс предназначен для работы в тормозных узлах с тяжелым режимо м эксплуатации при температуре трения до 1200 К [27]. [c.87] К высокоэффективным антифрикционным материалам следует отнести композицию, содержащую несущий каркас из спеченных латунных волокон и смесь фторопласта с дисульфидом молибдена, размещенную в порах каркаса [28]. Материал предназначен для использования в узлах трения криогенной техники в условиях газового давления, резкой смены температуры (от 200 до 550 К) и больших нагрузок (до 50 МПа). [c.87] Английская фирма Гласиер разработала материал DQ, состоящий из спрессованной смеси фторопласта со свинцом, графитом и волокнистой оловянистой бронзой. Путем механической обработки заготовок, имеющих форму стержней и труб, можно получить детали необходимой формы. Антифрикционные свойства у материалов DQ несколько хуже, чем у каркасно-ленточных материалов DP и DU, но они сохраняются даже при значительном износе, в то время как толщина антифрикционного слоя материалов DP и DU составляет только 0,2—0,4 мм [21]. [c.87] Вернуться к основной статье