CN111303568A - 一种用于液压油缸的密封复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于液压油缸的密封复合材料,包括以下重量份数的组分:80~100份的聚四氟乙烯树脂、0.1~5份的氟化石墨烯、0.1~20份的矿物纤维和0.1~1份的三氧化二锑。本发明的用于液压油缸的密封复合材料以聚四氟乙烯为基体材料,将聚四氟乙烯与氟化石墨烯、矿物纤维和三氧化二锑混合成型后,使得用于液压油缸的密封复合材料在用于制备液压油缸密封件时具有极低的摩擦系数、优异的热稳定性、耐腐蚀性、自润滑性能、耐高温、耐摩擦性能更为优异,可以进一步提高密封件在油缸严苛工况下的性能。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械密封技术领域,具体涉及一种用于液压油缸的密封复合材料。
背景技术
油缸即液压缸,是将液压能转变为直线运动机械功的一种能量转换的液压执行元件。用液压缸来实现往复运动时,可免去减速装置,且没有传动间隙,运动平稳,因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。
以液体为传递介质的液压系统,对油缸的密封性有着极为苛刻的要求,这是因为一旦油缸出现漏油问题,不仅会直接影响整个系统的工作性能,还会造成资源的严重浪费,并且给安全生产带来巨大的威胁。油缸密封件一般是耐油橡塑材料制成,长时间使用会老化、龟裂,油液中的磨料、粉尘、杂质、水份,也会加速密封件老化、损坏,此外在工作过程中碰撞和损伤也会划伤密封件,因为其所处的工况日益严苛,所以需要开发新型密封材料,确保油缸系统的密封性。
中国发明专利(申请号201880001464.0),公开了一种用于液压挖掘机油缸的密封复合材料,该复合材料是由聚四氟乙烯、青铜粉、四氧化三钴以及其它金属微粉组成。液压破碎锤是液压挖掘机的关键部件,具有气缸和活塞,活塞和气缸以高速进行相对的往复移动,使安装于活塞顶端的凿杆以高速往复运动。该发明专利中,在液压破碎锤内的活塞与气缸之间的环状间隙设置油缸密封件,保持机械强度的同时,即使在残酷的工况条件下依然有良好的耐磨性。但是这种密封复合材料在温度、压力和往复运动速度更为严苛的条件下的密封性能难以保障。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种用于液压油缸的密封复合材料。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案为:一种用于液压油缸的密封复合材料,所述用于液压油缸的密封复合材料包括以下重量份数的组分:80~100份的聚四氟乙烯树脂、0.1~5份的氟化石墨烯、0.1~20份的矿物纤维和0.1~1份的三氧化二锑。
上述的用于液压油缸的密封复合材料以聚四氟乙烯为基体材料,将聚四氟乙烯与氟化石墨烯、矿物纤维和三氧化二锑混合成型后,使得用于液压油缸的密封复合材料在用于制备液压油缸密封件时具有极低的摩擦系数、优异的热稳定性、耐腐蚀性、自润滑性能,耐高温、耐摩擦性能更为优异,可以进一步提高密封件在油缸严苛工况下的性能。
优选地,所述用于液压油缸的密封复合材料中聚四氟乙烯树脂与氟化石墨烯的重量比为:30~1000:1。
发明人经过研究发现,当用于液压油缸的密封复合材料中聚四氟乙烯树脂与氟化石墨烯的重量比为:30~1000:1时,使得用于液压油缸的密封复合材料用于制备液压油缸密封件时具有更低的摩擦系数、更优异的热稳定性、耐腐蚀性、自润滑性能,耐高温、耐摩擦性能。
优选地,所述用于液压油缸的密封复合材料中聚四氟乙烯树脂与氟化石墨烯的重量比为:990~1000:1。
发明人经过研究发现,当用于液压油缸的密封复合材料中聚四氟乙烯树脂与氟化石墨烯的重量比为:990~1000:1时,使得用于液压油缸的密封复合材料用于制备液压油缸密封件时具有更低的摩擦系数、更优异的热稳定性、耐腐蚀性、自润滑性能,耐高温、耐摩擦性能。
优选地,所述用于液压油缸的密封复合材料中聚四氟乙烯树脂与矿物纤维的重量比为5~6:1。
发明人经过研究发现,当用于液压油缸的密封复合材料中聚四氟乙烯树脂与矿物纤维的重量比为5~6:1时,使得用于液压油缸的密封复合材料用于制备液压油缸密封件时具有更低的摩擦系数、更优异的热稳定性、耐腐蚀性、自润滑性能,耐高温、耐摩擦性能。
优选地,所述聚四氟乙烯树脂为悬浮聚四氟乙烯树脂,粒径为10~30μm。
优选地,所述的矿物纤维为硅酸铝纤维、玻璃纤维、石膏微纤维、碳纤维中的至少一种。
优选地,所述用于液压油缸的密封复合材料的制备方法包括以下步骤:
(1)将聚四氟乙烯树脂、氟化石墨烯、矿物纤维和三氧化二锑混合均匀;
(2)压制成型;
(3)烧结。
优选地,所述压制成型的压力为25~35MPa,所述烧结的温度为300~400℃。
本发明还提供上述任一所述的用于液压油缸的密封复合材料用作液压油缸的密封环、液压油缸的活塞杆或者液压油缸的活塞的用途。
本发明的有益效果在于:本发明提供了一种用于液压油缸的密封复合材料,本发明的液压油缸的密封复合材料,改善了液压油缸密封件的固定密封损坏问题;本发明的用于液压油缸的密封复合材料,改善了液压油缸密封件的运动密封的磨损问题,运动密封失效的部位主要包括油缸活塞杆、活塞,避免了液压油在液压油缸中的泄露。
附图说明
图1为本发明的于液压油缸的密封复合材料用于油缸密封件的结构示意图。
图2为往复密封模拟台架示意图。
1、O型圈,2、密封环,3、活塞杆,4、被试油缸。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点,下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
作为本发明实施例的一种用于液压油缸的密封复合材料,所述用于液压油缸的密封复合材料由以下重量份数的组分组成:80份的聚四氟乙烯树脂、5份的氟化石墨烯、0.1份的玻璃纤维和1份的三氧化二锑,所述聚四氟乙烯树脂为悬浮聚四氟乙烯树脂,粒径为10μm。
本实施例的用于液压油缸的密封复合材料的制备方法包括以下步骤:
(1)将聚四氟乙烯树脂、氟化石墨烯、矿物纤维和三氧化二锑在120℃烘箱内烘2小时,冷却至室温后,放入高速混料机以2200r/min的速度混料4min至混匀;
(2)将步骤(1)混匀的原料模压成型,成型压力为30MPa,保压时间为5分钟;
(3)将步骤(2)成型的制品放入烧结箱内,按照20℃/小时的速率升温至320℃,保温3小时,按照20℃/小时继续升温至380℃,保温3小时;按照20℃/小时的速率降温至320℃,保温3小时,自然冷却至室温,即得到用于液压油缸的密封复合材料毛坯。
实施例2
作为本发明实施例的一种用于液压油缸的密封复合材料,所述用于液压油缸的密封复合材料由以下重量份数的组分组成:99份的聚四氟乙烯树脂、0.1份的氟化石墨烯、19份的玻璃纤维和0.1份的三氧化二锑,所述聚四氟乙烯树脂为悬浮聚四氟乙烯树脂,粒径为25μm。
制备方法同实施例1。
实施例3
作为本发明实施例的一种用于液压油缸的密封复合材料,所述用于液压油缸的密封复合材料由以下重量份数的组分组成:90份的聚四氟乙烯树脂、3份的氟化石墨烯、15份的玻璃纤维和0.5份的三氧化二锑,所述聚四氟乙烯树脂为悬浮聚四氟乙烯树脂,粒径为30μm。
制备方法同实施例1。
对比例1
作为本发明实施例的一种用于液压油缸的密封复合材料,所述用于液压油缸的密封复合材料由以下重量份数的组分组成:80份的聚四氟乙烯树脂、0.1份的玻璃纤维和1份的三氧化二锑,所述聚四氟乙烯树脂为悬浮聚四氟乙烯树脂,粒径为10μm。
制备方法同实施例1。
对比例2
作为本发明实施例的一种用于液压油缸的密封复合材料,所述用于液压油缸的密封复合材料由以下重量份数的组分组成:80份的聚四氟乙烯树脂、5份的氟化石墨烯和1份的三氧化二锑,所述聚四氟乙烯树脂为悬浮聚四氟乙烯树脂,粒径为10μm。
制备方法同实施例1。
对比例3
作为本发明实施例的一种用于液压油缸的密封复合材料,所述用于液压油缸的密封复合材料由以下重量份数的组分组成:80份的聚四氟乙烯树脂、5份的氟化石墨烯和0.1份的玻璃纤维,所述聚四氟乙烯树脂为悬浮聚四氟乙烯树脂,粒径为10μm。
制备方法同实施例1。
效果例1
将实施例1-3、对比例1-3的用于液压油缸的密封复合材料毛坯放入整型模具,重新放入烧结箱内,在200℃下整型1h,然后进行车削加工成如图1所示产品形状进行模拟往复台架测试。其中O形圈为丁腈橡胶(NBR),邵A硬度为80±3。往复密封模拟台架示意图如图2所示。
不同压力和往复速度下材料和产品的性能测试结果如表1所示。
往复密封模拟台架泄漏量测试在设定的实验压力和往复速度条件下做往复运动,往复行程200mm,测量密封件的泄漏量。活塞杆直径为100mm,表面镀铬,润滑介质为46#液压油。
摩擦系数和磨痕宽度采用GB 3960-83塑料滑动摩擦磨损试验方法测试。
由表1可知,实施例1与对比例相比,对比例1-3分别不含有氟化石墨烯、玻璃纤维和三氧化二锑,导致对比例得到的用于液压油缸的密封复合材料的热稳定性、耐腐蚀性、自润滑性能,耐高温、耐摩擦性能远远劣于实施例1的用于液压油缸的密封复合材料,说明将聚四氟乙烯树脂、氟化石墨烯、玻璃纤维和三氧化二锑搭配用于制备用于液压油缸的密封复合材料改善了用于液压油缸的密封复合材料的热稳定性、耐腐蚀性、自润滑性能,耐高温、耐摩擦性能,且氟化石墨烯、玻璃纤维和三氧化二锑三种原料都起到了重要的作用,缺一不可。
通过比较实施例1-实施例3的结果,发现当用于液压油缸的密封复合材料中聚四氟乙烯树脂与氟化石墨烯的重量比为:990~1000:1时,使得用于液压油缸的密封复合材料用于制备液压油缸密封件时具有更低的摩擦系数、更优异的热稳定性、耐腐蚀性、自润滑性能,耐高温、耐摩擦性能;当用于液压油缸的密封复合材料中聚四氟乙烯树脂与矿物纤维的重量比为5~6:1时,使得用于液压油缸的密封复合材料用于制备液压油缸密封件时具有更低的摩擦系数、更优异的热稳定性、耐腐蚀性、自润滑性能,耐高温、耐摩擦性能。
最后所应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (9)
1.一种用于液压油缸的密封复合材料,其特征在于,所述用于液压油缸的密封复合材料包括以下重量份数的组分:80~100份的聚四氟乙烯树脂、0.1~5份的氟化石墨烯、0.1~20份的矿物纤维和0.1~1份的三氧化二锑。
2.根据权利要求1所述的用于液压油缸的密封复合材料,其特征在于,所述用于液压油缸的密封复合材料中聚四氟乙烯树脂与氟化石墨烯的重量比为:30~1000:1。
3.根据权利要求2所述的用于液压油缸的密封复合材料,其特征在于,所述用于液压油缸的密封复合材料中聚四氟乙烯树脂与氟化石墨烯的重量比为:990~1000:1。
4.根据权利要求1所述的用于液压油缸的密封复合材料,其特征在于,所述用于液压油缸的密封复合材料中聚四氟乙烯树脂与矿物纤维的重量比为5~6:1。
5.根据权利要求1所述的用于液压油缸的密封复合材料,其特征在于,所述聚四氟乙烯树脂为悬浮聚四氟乙烯树脂,粒径为10~30μm。
6.根据权利要求1所述的用于液压油缸的密封复合材料,其特征在于,所述的矿物纤维为硅酸铝纤维、玻璃纤维、石膏微纤维、碳纤维中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的用于液压油缸的密封复合材料,其特征在于,所述用于液压油缸的密封复合材料的制备方法包括以下步骤:
(1)将聚四氟乙烯树脂、氟化石墨烯、矿物纤维和三氧化二锑混合均匀;
(2)压制成型;
(3)烧结。
8.根据权利要求7所述的用于液压油缸的密封复合材料,其特征在于,所述压制成型的压力为25~35MPa,所述烧结的温度为300~400℃。
9.如权要求1-8任一所述的用于液压油缸的密封复合材料用作液压油缸的密封环、液压油缸的活塞杆或者液压油缸的活塞的用途。
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