CN106608016A - 一种高分子复合材料滑动轴瓦的制备方法 - Google Patents

一种高分子复合材料滑动轴瓦的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高分子复合材料滑动轴瓦。特别适用于水轮发电机组，汽轮发电机组推力轴瓦的使用。该轴瓦以低摩擦系数，高耐磨损性的高分子复合材料作为瓦面材料，使用性能明显优于传统的巴氏合金瓦和普通的弹性金属塑料瓦。该瓦瓦面的高分子复合材料层在加工成型过程当中，直接与瓦基衬底固化为一体。同时，对瓦基表面形貌通过不同的工艺处理，进一步保证了整个轴瓦的使用安全性、可靠性和低能耗，轴瓦生产过程去除了青铜质多孔过渡层加工工艺，简化了轴瓦结构，使用可靠性更高，不必再消耗大量的手工劳动来制作，大大降低了生产成本。

Description

一种高分子复合材料滑动轴瓦的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高分子复合材料滑动轴瓦的制备方法。
背景技术
水轮发电机组推力轴承常规使用的巴氏合金轴瓦，由于对操作要求高，维修保养困难，运行可靠性差等缺点，近年来，已逐渐被聚四氟乙烯材料轴瓦取代，而聚四氟乙烯材料极难与其它材料牢固地粘接，人们只能把聚四氟乙烯与青铜质多孔层（铜丝或铜粉制成）压合或烧结在一起，然后青铜层与钢质瓦基通过烧结或焊接工艺使瓦面与瓦基连接在一起，工艺非常复杂，成本高。尽管人们后来也尝试把瓦基材料表面加工成燕尾槽结构，然后安装聚四氟乙烯瓦面来避免青铜质过渡层，但燕尾槽的加工及安装对工艺技术要求较高。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种高分子复合材料轴瓦的制备方法，该方法制备的轴瓦以高分子复合材料作为瓦面材料，金属为瓦基衬底材料。本发明生产的轴瓦产品的综合性能明显优于巴氏合金轴瓦和以往普通的弹性金属塑料瓦。
本发明提供的一种高分子复合材料轴瓦的制备方法，包括如下步骤：
将图4所示的模具在热压机上充分预热，在模具内壁涂抹脱模剂，将表面处理好的轴瓦基底（1）至于模具底板上（5），在轴瓦基底表面均匀涂抹一层热熔胶（2），调节模具定位销（7）在适当位置，确保轴瓦表面材料厚度。然后将高分子复合材料前驱体放/倒于模具腔体内，加上模具压力板（6），加热至聚合物前驱体全部处于流动态，热压机从模具压力板上板（12）加压，过量的聚合物前驱体溶液及气体从排气孔（9）排出，压力板下压板压至定位销后，保持当前温度和压力一定时间至高分子复合材料固化完全，从热压机上取下模具，利用撬棍通过脱模孔（10）脱模，取出轴瓦产品。
优选地，当高分子复合材料层的厚度大于5厘米时，它与金属瓦基衬底之间可以另加被拉螺钉（4）辅助两相材料进一步固定。
优选地，金属瓦基（1）的表面可以通过喷砂、打磨或刻蚀等加工工艺制备成不同的表面形貌，表面可以是规则的图案，也可以是不规则的粗糙表面（如图1）。
优选地，金属瓦基表面涂刷的热熔胶（2）可以是环氧类，聚氨酯类或任何与高分子复合材料层相对应的耐热型粘合剂。
优选地，高分子复合材料瓦面（3）可以是以聚氨酯、聚醚酮、聚醚砜、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚苯醚、聚芳基酯等多种工程塑料为基体材料，添加助剂可以是二硫化钼、聚四氟乙烯、石墨、碳纤维、铜粉、玻璃纤维、芳纶纤维、无机晶须等中的一种或几种。
优选地，轴瓦可以为任意形状，模具可以根据轴瓦的形状和尺寸来加工。
优选地，高分子复合材料前驱体可以通过混炼好的橡胶生胶，也可是混有助剂的聚合物树脂，也可以是混好助剂的液态前驱体。
本发明提供的一种高分子复合材料轴瓦的制备方法，其优势在于：瓦面的高分子复合材料在加工成型过程当中，可以直接与瓦基衬底固化为一体，同时，通过对瓦基表面进行不同表面加工处理，进一步保证了轴瓦在使用中的安全性和可靠性，完全不需要依托青铜质多孔过渡层，简化了轴瓦结构，使用可靠性更高，不必再消耗大量的手工劳动来制作，也降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明中瓦基表面结构示意图
图2为本发明中高分子复合材料轴瓦结构示意图。
图3为本发明中含螺钉的高分子复合材料轴瓦结构示意图。
图4为本发明中高分子复合材料轴瓦制备模具示意图。图中，金属瓦基1、瓦基表面粘合剂2、高分子复合材料瓦面3、被拉螺钉4、模具底面5、模具压力板下板6、模具可调定位销7、模具侧面8、模具排气孔9、模具脱模孔10、模具压力板中间支柱11、模具压力板上板。
具体实施方式
实施例1
如图2所示的一种聚氨酯复合材料轴瓦，首先将白钢材料的瓦基表面通过喷砂处理，用溶剂除去表面的油脂，喷涂一层环氧树脂粘合剂，然后将瓦基粗糙面朝上放入模具中，整个模具在热压机上180℃预热1小时以上。将混有二硫化钼，碳纤维的聚醚酮树脂（型号为021CF30，购于长春吉大特塑工程研究有限公司）加在模具中，380℃加热2小时候后，加压合模，380℃热压1小时，降温后减压脱模，得到轴瓦制品。
测试本发明实施例1制备得到的高分子复合材料轴瓦样品的硬度为70 shore D（GB/T2411-2008）；干态磨损系数为1.2×10-9 cm3/N.m (GB/T 3960-1983)；干摩擦系数为0.02~0.12，水润滑摩擦系数为0.001~0.009 (GB/T 3960-1983)。高分子复合材料层与基底通过剥离试验证实合格（GB/T2792-2014）。
实施例2
如图2所示的一种聚氨酯复合材料轴瓦，首先将白钢材料的瓦基表面通过磨砂机打磨处理，用溶剂除去表面的油脂，喷涂一层聚氨酯粘合剂，然后将瓦基粗糙面朝上放入模具中，整个模具在热压机上110℃预热1小时以上。将混有二硫化钼，玻璃纤维的聚氨酯混炼胶（编号为53014495916，购于南京思凯橡塑制品有限公司）加在模具中，110℃加热0.5小时候后，加压合模，110℃热压1小时，降温后减压脱模，得到轴瓦制品。
测试本发明实施例1制备得到的高分子复合材料轴瓦样品的硬度为60 shore D（GB/T2411-2008）；干态磨损系数为1.2×10-9 cm3/N.m (GB/T 3960-1983)；干摩擦系数为0.01~0.10，水润滑摩擦系数为0.002~0.008 (GB/T 3960-1983)。高分子复合材料层与基底通过剥离试验证实合格（GB/T2792-2014）。
实施例3
如图2所示的一种聚氨酯复合材料轴瓦，首先将白钢材料的瓦基表面通过喷砂处理，用溶剂除去表面的油脂，喷涂一层聚氨酯粘合剂，然后将瓦基粗糙面朝上放入模具中，整个模具在热压机上120℃预热1小时以上。将混有二硫化钼，四氟乙烯微粉的混炼好的丁晴橡胶（型号为MN90，购于天津国成橡胶工业有限公司）加在模具中，130℃加热0.5小时候后，加压合模，120℃热压1小时，降温后减压脱模，得到轴瓦制品。
测试本发明实施例1制备得到的高分子复合材料轴瓦样品的硬度为95 shore A（GB/T2411-2008）；干态磨损系数为1.2×10-9cm3/N.m (GB/T 3960-1983)；干摩擦系数为0.01~0.12，水润滑摩擦系数为0.002~0.009 (GB/T 3960-1983)。高分子复合材料层与基底通过剥离试验证实合格（GB/T2792-2014）。

Claims (7)

1.一种以高分子复合材料滑动轴瓦的制备方法，可以描述为：将模具在热压机上充分预热，在模具内壁涂抹脱模剂，将表面处理好的轴瓦基底至于模具底板上，在轴瓦基底表面均匀涂抹一层热熔胶，然后将高分子复合材料前驱体放/倒于模具腔体中，加热至聚合物前驱体全部处于流动态，热压机从模具上压板加压，过量的聚合物前驱体溶液从排气孔排出，上压板压至轴瓦高分子复合材料层所需厚度时，停止加压，保持当前温度热压一定时间至高分子复合材料固化完全，脱模，取出轴瓦产品。
2.瓦面材料是高分子复合材料，瓦基衬底是金属材料。
3.根据权利要求1所述的一种高分子复合材料滑动轴瓦的制备方法，其特征在于：高分子复合材料与金属瓦基衬底之间没有任何过渡层，他们可以通过粘合剂直接粘接，也可以在高分子材料成型加工过程中直接与衬底加工在一起。
4.根据权利要求1所述的一种高分子复合材料滑动轴瓦的制备方法，其特征在于：高分子复合材料可以是聚氨酯、聚醚酮、聚醚砜、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚苯醚、聚芳基酯等多种工程塑料为基体材料，添加助剂可以是二硫化钼、聚四氟乙烯、石墨、碳纤维、铜粉、玻璃纤维、芳纶纤维、无机晶须等中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种高分子复合材料滑动轴瓦的制备方法，其特征在于：高分子复合材料可以通过橡胶的硫化工艺，树脂熔融热压工艺或液体浇筑工艺等多种方法制备。
6.根据权利要求1所述的一种以高分子复合材料滑动轴瓦的制备方法，其特征在于：瓦基金属衬底的表面可以通过喷砂、打磨、刻蚀等工艺加工成特殊表面形貌，表面可以是规则图案，也可以是不规则的粗糙表面。
7.根据权利要求1所述的一种以高分子复合材料滑动轴瓦的制备方法，其特征在于：当高分子复合材料层的厚度大于5厘米时，它与瓦基金属衬底之间可以另加被拉螺钉辅助两相材料固定。
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