BR112014005643B1

BR112014005643B1 - elemento deslizante e composição de material deslizante

Info

Publication number: BR112014005643B1
Application number: BR112014005643-9A
Authority: BR
Inventors: Takashi Tomikawa; Toshiyuki Chitose
Original assignee: Taiho Kogyo Co., Ltd.
Priority date: 2011-09-13
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2021-05-25
Also published as: EP2757277B1; WO2013039177A1; EP2757277A4; JPWO2013039177A1; JP5941472B2; EP2757277A1; KR20150144821A; US20150018255A1; US9303230B2; KR20140045586A; KR101639549B1; CN103797256A; CN103797256B; BR112014005643A2

Abstract

ELEMENTO DESLIZANTE E COMPOSIÇÃO DE MATERIAL DESLIZANTE A presente invenção refere-se a um objetivo da presente invenção é o de prover um elemento de deslizamento adequado para um elemento de acoplamento macio de baixa dureza. A presente invenção refere-se a um elemento deslizante para deslizamento com um elemento de acoplamento que tenha uma fase de ferrite sobre pelo menos uma superfície do mesmo, o elemento de deslizamento incluindo uma camada de revestimento contendo uma resina de ligação, dissulfeto de molibdênio, e partículas de substâncias duras.

Description

Campo técnico

[0001] A presente invenção refere-se a um elemento deslizante e a uma composição de material deslizante adequado para um elemento de acoplamento suave.

Técnica Antecedente

[0002] Convencionalmente, com a finalidade de fornecer lubrifica ção para partes deslizantes de máquinas, uma superfície de cada elemento deslizante é revestida com uma composição de material deslizante, a qual é para funcionar como uma película de lubrificante em cada secção de deslizamento. Por esse motivo, é necessário que a composição de material deslizante desse tipo deva ser uma película de lubrificante que tenha características de baixa fricção, excelente resistência ao desgaste de modo a não se desgastar mesmo depois de um longo período de utilização, e boa em aptidão com um elemento de acoplamento.

[0003] Uma composição de material deslizante contendo um agen te de resistência ao desgaste, um lubrificante sólido, e um ligante de resina é conhecida como a composição convencional de material deslizante (ver Documentos de Patente de 1 a 3). Relação de citações Literatura de Patente. Documento de Patente 1: Patente Japonesa no. 4004631 Documento de Patente 2: JP-A-H 10-37962 Documento de Patente 3: JP-A- 2002- 53883

Descrição da Invenção Problemas a serem solucionados através da Invenção

[0004] Nas técnicas convencionais descritas acima, os elementos de acoplamento para se acoplarem com os elementos deslizantes são elementos de acoplamento que tenham uma característica de elevada dureza que é obtida através de serem submetidos a tratamento com calor tais como tratamento de resfriamento ou tratamento de têmpera e as composições de material de deslizamento convencionais estão limitadas às composições de material de deslizamento configuradas sob a presunção de que os elementos de acoplamento são do tipo de alta dureza. No entanto, em anos recentes, o desenvolvimento de ei-xos que não são submetidos a tratamento de endurecimento tem avançado com a finalidade de abaixar os custos de fabricação e, por esse motivo, se tornou alta uma procura pos elementos de deslizamento adequados para os elementos de acoplamento que tenham uma dureza mais baixa. Um objetivo da presente invenção é o de prover um elemento de deslizamento que satisfaça essa demanda.

Meios para a Resolução do Problema.

[0005] A presente invenção refere-se a um elemento de desliza mento e a uma composição de material de deslizamento descritos mais abaixo aqui, neste pedido de patente. [1] Um elemento deslizante para deslizamento com um elemento de acoplamento que tenha uma fase de ferrite sobre pelo menos uma superfície do mesmo, o elemento de deslizamento compreendendo: uma camada de revestimento compreendendo uma resina de ligação, dissulfeto de molibdênio, e partículas de substâncias duras. [2] O elemento de deslizamento de acordo com [1] acima descrito, no qual as partículas de substância dura tem um diâmetro médio de partícula que é de 0,5 até 10 vezes tão grandes como uma média aritmética de rugosidade de superfície Ra de uma superfície de deslizamento do elemento de acoplamento. [3] O elemento de deslizamento de acordo com [1] ou [2] acima descritos no qual as partículas da substância dura tem uma forma massiva. [4] O elemento de deslizamento de acordo com qualquer um de [1] a [3] acima descritos no qual as partículas de substância dura tem uma dureza igual ou maior do que 2 vezes tão grande como a dureza do elemento de acoplamento. [5] Uma composição de material de deslizamento para ser utilizada em um elemento de deslizamento para deslizar com um ele-mento de acoplamento que tenha uma fase de ferrite sobre pelo menos uma superfície do mesmo, a composição de material de deslizamento compreendendo: uma resina ligante, dissulfeto de molibdênio e partículas de substâncias duras.

Efeitos Vantajosos da Invenção.

[0006] De acordo com a presente invenção, a composição de ma terial de deslizamento e o elemento de deslizamento que envolve uma arte rugosa do elemento de acoplamento tendo a fase de ferrite através de deslizar, exibindo por meio disso uma excelente resistência ao desgaste e aproveitamento da resistência pode ser provido.

Breve Descrição dos Desenhos.

[0007] A FIG. 1 é um gráfico de desgaste que exibe as relações entre os dímetros de partículas das partículas de substância dura e a rugosidade da superfície dos eixos acoplados depois dos testes de desgaste.

[0008] A FIG. 2 é um gráfico que exibe as relações entre os diâme tros de partículas das partículas de substância dura e a profundidade do desgaste das amostras (rolamentos) depois dos testes de desgaste.

Melhor Maneira para a Execução da Invenção.

[0009] A composição do material de deslizamento de acordo com a presente invenção (daqui em diante, também referida como a "composição de acordo com a presente invenção") contém uma resina aglutinante, dissulfeto de molibdênio, e as partículas de substância dura.

[00010] A resina de ligação define um material que liga a composição de acordo com a presente invenção, e é, de preferência, pelo menos, um tipo de resina seleccionado a partir do grupo que consiste de uma resina de poliamida-imida (PAI), uma resina de poliamida, uma resina fenólica, uma resina de poliacetal, uma resina de poli éter de cetona, e uma resina de sulfeto de polifenilen. Entre essas resinas, a resina de poliamida-imida (PAI) é utilizada de preferencia do ponto de vista da resistência ao desgaste.

[00011] A composiçõo de acordo com a presente invenção contém partículas de substância dura. Uma fase de ferrite está presente em um elemento de acoplamento (também referido como "o elemento de acoplamento") tal como um eixo forjado e um eixo fundido que não estão submetidos a tratamento de endurecimento tal como um tratamento de tempera. A dureza do elemento de acoplamento que tem essa fase de ferrite é de HV 200 até 300 de dureza Vickers, que é baixa e por esse motivo é provável a formação de pontas depois do acabamento abrasivo. Uma superfície de um rolamento deslizante é mais macia do que a fase de ferrite, que é provável de causar o desgaste abrasivo com as pontas. Com a finalidade de resolver esse problema, uma ação para cortar as pontas formadas na fase de ferrite para tornar lisa a superfície do elemento de acoplamento, como é denominada um efeito de envolvimento, é conferida através das partículas de substância dura que estão contidas na composição do material de deslizamento, por meio do que a resistência ao desgaste e a resistência à gripa- gem são melhoradas na presente invenção.

[00012] É necessário o ajuste do diâmetro das partículas das partículas de substancia dura de acordo com a rugosidade da superfície do elemento de acoplamento com a finalidade de exercer um efeito de envolvimento. Nesse contexto, se uma substância dura que é áspera com relação à aspereza da superfície rugosa, a substância dura ataca de modo adverso o elemento de acoplamento. Por outro lado, se uma substância dura que é muito pequena for adicionada, o efeito de en-volvimentonão pode ser obtido. Por esse motivo, o tamanho médio de partícula (diâmetro de modo) das partículas de substância dura pode ser de preferência de 0,5 até 10 vezes, e de preferência especifica de 2 a 5 vezes tão grande quanto uma rugosidade média aritmética (Ra) de uma superfície de deslizamento do elemento de acoplamento.

[00013] É para ser notado que quando a rugosidade da superfície é especificada por uma rugosidade média de dez pontos (Rz), a seguin-teexpressão relacional é para ser seguida.

[00014] Media aritmética de rugosidade média (Ra) = 1/2 a 1/3 x dez pontos de rugosidade média (Rz).

[00015] Além disso, a forma das partículas de material duro é de preferência uma forma maciça ou de uma forma esférica, e a forma massiva é a de preferência especifica devido a que as partículas de material duro na forma massiva são mais altas no efeito de envolvimento que as partículas de material duro em forma esférica. Neste contexto, a forma massiva, significa uma forma irregular, que não contém substancialmente projeções iguais ou menores do que 90°, e exclui as formas, tais como formas esféricas e angulares agudas que podem ser formados através de processamento. Deve ser observado que as partículas da substância dura, em forma de ângulo agudo poderiam atacar o elemento de acoplamento e, portanto, não são de preferência.

[00016] A dureza das partículas de material duro não é limitada, contanto que as partículas de material duro tenham uma dureza suficiente contra o elemento de acoplamento que tem a fase de ferrite, no entanto, devido a que a dureza do componente de acoplamento é HV 200 a 300, a dureza das partículas de material duro é de preferência igual ou maior do que HV 600, a qual é igual ou maior do que duas vezes tão grandes quanto à dureza do componente de acoplamento, e de preferência espe- cifica igual ou maior do que HV 800. Deve ser observado que a dureza significa a dureza Vickers (a mesma irá se aplicar daqui em diante).

[00017] O tipo de partículas de substância dura não é especificamente limitado. No entanto, a partir do ponto de vista de satisfazer a dureza acima, Fe3P (cerca HV 800), Al2O3 (HV1500 ou mais), SiC (HV 2000 ou mais), AlN (HV 1000 ou mais) e similares podem ser utilizadas de preferência.

[00018] Além disso, o conteúdo das partículas de substância dura na composição de acordo com a presente invenção é de preferência 0,1 a 5% em volume, e de preferência específica de 1 a 4% em volume. Quando o conteúdo dentro de uma faixa acima, as partículas de substância dura têm um efeito de envolvimento com a deterioração do elemento de acoplamento sendo feita baixa.

[00019] O dissulfeto de molibdênio (MoS2) funciona como um lubrificantesólido para conferir resistência ao desgaste na composição de acordo com a presente invenção. Através da adição do lubrificante sólido, o envolvimento pelas partículas de substância dura se torna fino. Devido a que especialmente o dissulfeto de molibdênio exibe um excelente efeito de lubrificação em óleo mais do que outros lubrificantes sólidos, esse efeito pode ser especialmente exercido em óleo.

[00020] O conteúdo de dissulfeto de molibdênio na composição de acordo com a presente invenção é de 30 a 70% em volume, e de preferência de 35 a 60% em volume. Quando o conteúdo do dissulfeto de molibdênio está dentro da faixa acima, um efeito de lubrificação suficiente pode ser obtido.

[00021] Deve ser observado que o dissulfeto de molibdênio de preferência tem um diâmetro médio de partícula igual ou menos do que 5 μm, e de preferência específica igual ou menos do que 3 μm.

[00022] A composição, de acordo com a presente invenção pode conter um outro lubrificante sólido que não o dissulfeto de molibdênio.

[00023] O outro lubrificante sólido é de preferência pelo menos um tipo de lubrificante sólido selecionado a partir do grupo que consiste de grafite, politetrafluoroetileno (PTFE), dissulfeto de tungstênio, mica, nitreto de boro, fluoreto de grafite e fulereno. O teor desses lubrificantessólidos é de preferência de 5 até 35% em volume a partir do ponto de vista de que esses lubrificantes sólidos obtém um efeito de lubrificação especialmente quando o óleo se esgotar como auxiliar para o dissulfeto de molibdênio.

[00024] A composição de acordo com a presente invenção podem ainda conter um aditivo inorgânico, e o aditivo inorgânico é, de preferência, pelo menos, um tipo de aditivo inorgânico selecionado a partir do grupo que consiste em carbonato de cálcio, sulfato de bário, e de fosfato de cálcio.Além disso, do ponto de vista da resistência ao desgaste, o teor de aditivo inorgânico na composição é de preferência de 5 a 10% em volume.

[00025] A composição do material de deslizamento de acordo com a presente invenção pode ser utilizada para uma camada de revestimento de uma superfície de um elemento de base do elemento deslizante. A composição do material de deslizamento de acordo com a presente invenção é utilizado de preferência para o revestimento sobre a superfície de deslizamento, especialmente quando um elemento deslizante de acoplamento tem uma fase de ferrite, pelo menos sobre a sua superfície. Os exemplos específicos do elemento de acoplamento descritos acima incluem um eixo forjado que não é temperado, um eixo de ferro fundido de grafite esférico que não é temperado, e um eixo forjado que não e nitretado.

[00026] O elemento de deslizamento de acordo com a presente invenção inclui um elemento de base, e uma camada de revestimento provida sobre o elemento de base, e a camada de revestimento é formada a partir da composição de material de deslizamento acima descrito de acordo com a presente invenção.

[00027] O material para o elemento de base do elemento de deslizamento de acordo com a presente invenção não é especificamente limitado. No entanto, é de preferência a seleção do material a partir do grupo que consiste em aço, aço inoxidável, ferro fundido, cobre, liga de cobre, alumínio, liga de alumínio, borracha, plásticos e cerâmica. Além disso, a forma do elemento de base não é especificamente limitada, e pode ser de um formado de uma placa ou um formato de tubo. Além disso, é de preferência que o elemento de base inclua uma parte posterior de aço tal como de aço inoxidável e uma camada de liga disposta sobre a parte posterior de aço e que contenha liga de alumínio, liga de cobre ou semelhantes.

[00028] Como o método para a formação da camada de revestimento, por exemplo, um método para a mistura da composição de acordo com a presente invenção com um solvente de uma resina li- gante, formando uma película da mistura sobre a superfície do elemento de base com a utilização de um método conhecido tal como o revestimento por pulverização, e em seguida queimando a película em uma temperatura de queima da resina de ligação pode ser aplicado. Além disso, a superfície do elemento de base pode ser submetida ao tratamento da rugosidade da superfície antes da superfície ser revestida, ou uma camada de adesão pode ser provida entre o elemento de base e a camada de revestimento, com a finalidade de reforçar o re-vestimento. A espessura da camada de revestimento é de preferência de 5 a 30 μm. A rugosidade da superfície da camada de revestimento não é particularmente limitada, mas é de preferência de 0,3 a 3 μmRa.

[00029] As condições de lubrificação do elemento de deslizamento de acordo com a presente invenção não é especificamente limitada, e qualquer condição de lubrificação com óleo, lubrificação com graxa ou nenhuma lubrificação pode ser utilizada.

Exemplos.

[00030] Elementos de alumínio de base bimetálica (cerca de 1,5 mm de espessura (0,2 mm de espessura em camadas de liga de alumínio)) foram submetidos a tratamento de jateamento e, em seguida, as composições apresentadas na Tabela 1 foram revestidas por pulverização, de modo a ter uma espessura de 10 μm, e foram formadas camadas de revestimento. Depois da formação das películas através de revestimento por pulverização, os elementos foram queimados a 200°C, e dessa forma, foram produzidas as amostras. Os materiais utilizados são como se segue. É para ser observado que, os outros lubrificantes restantes além dos lubrificantes sólidos e as substâncias duras remanescentes foram ajustadas com a utilização de resinas ligantes, de tal forma que cada composição foi de 100% em volume no total. Resina de ligação Resina de poliamida imida (PAI): fabricada por HITACHI CHEMICAL CO., LDT. Lubrificante sólido Dissulfeto de molibdênio: fabricado pos SUMICO LUBRICANT CO., LTD., diâmetro médio de partícula de 2 μm. Grafite fabricada por SUMICO LUBRICANT CO., LTD., diâmetro médio de partícula de 2 μm. Dissulfeto de tungstênio: fabricado pos SUMICO LUBRICANT CO., LTD., diâmetro médio de partícula de 2 μm. Partículas de substância dura Al2O3: fabricado por FUJIMI INCORPORATED CO., LTD., todas em forma massiva SiC: fabricado por FUJIMI INCORPORATED CO., LTD., todas em forma massiva Fe3P: fabricado por FUKUDA METAL FOIL & POWDER CO., LTD. , todas em forma massiva AlN: fabricado por Toyo Aluminium K.K., todas em forma massiva.

[00031] As amostras (rolamentos) dos Exemplos e dos Exemplos comparativos foram submetidas a testes de desgaste com a utilização de eixos fundidos ou de eixos forjados que tinham fases de ferrite nas superficies deslizantes dos mesmos como os elementos de acoplamento, e a rugosidade da superficie das superficies de deslizamento dos eixos de acoplamento antes e depois dos testes, e a profundidade do desgaste das superficies de deslizamento das amostras depois dos testes foram medidas. Os resultados estão mostrados na Tabela 1. Além disso, com relação aos Exemplos, as relações entre os diâmetros de partículas das partículas de substâncias duras e a rugosdade das superficies dos eixos de acoplamento depois dos testes estão mostradas na FIG. 1, e as relações entre os diâmetros de partículas das partículas de substância dura e a profundidade do desgaste das amostras (rolamentos) depois dos testes estão mostrados na FIG. 2. Deve ser observado que cada elemento de acoplamento foi submetido a um tratamento de endurecimento tal como tempera e tinham uma dureza de HV 200 a 300.

(Teste de desgaste)

[00032] Os testes de desgaste foram realizados com a utilização de um testador de desgaste de contato parcial sob as consições que se seguem: O número de revoluções: Teste de Ciclo de 0 rpm (retenção de 1 minuto) ^ 1200 rpm (retenção de 1 minuto) ^ 0 rpm (1 minuto de retenção) O óleo de lubrificação: 0W-20 Temperatura de lubrificação: 100°C Carga: 4.41 kN Tempo de teste: 100 horas (Medição da rugosidade da superfície) A média aritmética da rugosidade (Ra) foi medida de acordo com a JIS B 061 (2001). (Medição da profundidade do desgaste) A espessura das camadas de revestimento das amostras (rolamentos) foi medida antes e depois dos testes, e a profundidade do desgaste foi calculada a partir daqueles valores. [Tabela 1]

[00033] É evidente a partir da Tabela 1 que todos os exemplos estão em bons estados de lubrificação. Por outro lado, é determinada a partir da comparação entre o Exemplo Comparativo 1 e o Exemplo Comparativo 4, e o Exemplo 2, que a profundidade de desgaste dos rolamentos fica maior por conter as partículas de substância dura, porém não contendo dissulfeto de molibdênio. Tendências semelhantes são também confirmado a partir da comparação entre o Exemplo Comparativo 2 e o Exemplo 7, e a comparação do Exemplo Comparativo 3 e o Exemplo 12.

[00034] Além disso, é determinado a partir das comparações do Exemplo Comparativo 5 e do Exemplo 7, e da ccomparação do Exemplo Comparativo 6 e do Exemplo 5 que a profundidade do desgaste dos rolamentos se torna maior por conter o dissulfeto de molibdênio, porém não conter as partículas de substância dura.

[00035] Além disso, é evidente a partir da Tabela 1, e a FIG. 1 e a FIG. 2 que, se os diâmetros médios de partícula das partículas de substância dura forem de 0,5 a 10 vezes maiores do que a rugosidade da superfície média aritmética Ra das superfícies de deslizamento dos elementos de acoplamento (a rugosidade do eixo antes dos testes), tanto da rugosidade do eixo e da profundidade do desgaste dos rolamentos depois dos testes podem ser reduzidos, por meio do que os efeitos de envolvimento podem ser exercidos, o que é de preferência.

[00036] A presente invenção foi descrita em detalhe com referência à modalidade específica. No entanto, será óbvio para os versados na técnica que várias mudanças e modificações podem ser feitas sem que se afastem do espírito e do âmbito da presente invenção. O presente pedido de patente se baseia no Pedido de Patente Japonesa depositado em 13 de Setembro de 2011 (P2011-199559), e os conteúdos do mesmo são incorporados aqui neste pedido de patente por referência.

Claims

1. Elemento deslizante para deslizar com um elemento de acoplamento que tem uma fase de ferrite em pelo menos uma superfície do mesmo, o elemento deslizante compreendendo: uma camada de revestimento que compreende uma resina de ligação, dissulfeto de molibdênio e partículas de substância dura, caracterizado por: as partículas de substância dura têm uma dureza Vickers igual ou maior que HV 600, um teor de dissulfeto de molibdênio na composição é de 30 a 70% em volume, e as partículas de substância dura têm uma forma maciça, em que forma maciça significa uma forma irregular que não contém substancialmente projeções iguais ou menores do que 90° e exclui formas como formas esféricas e de ângulo agudo que podem ser for-madas por processamento.

2. Elemento de deslizamento, de acordo com a reivindicação 1, em que as partículas de substância dura têm uma dureza igual ou maior do que 2 vezes tão grandes quanto uma dureza do elemento de acoplamento.

3. Composição de material de deslizamento para ser utilizada em um elemento de deslizamento para deslizar com um elemento de acoplamento que tenha uma fase de ferrite sobre pelo menos uma superfície do mesmo, a composição de material de deslizamento compreendendo: uma resina ligante; dissulfeto de molibdênio; e partículas de substâncias duras, caracterizado por: as partículas de substância dura têm uma dureza Vickers igual ou maior que HV 600, um teor de dissulfeto de molibdênio na composição é de 30 a 70% em volume, e as partículas de substância dura têm uma forma maciça, em que forma maciça significa uma forma irregular que não contém substancialmente projeções iguais ou menores do que 90° e exclui formas como formas esféricas e de ângulo agudo que podem ser formadas por processamento.