CS271324B2

CS271324B2 - Bearing material for plain bearings

Info

Publication number: CS271324B2
Application number: CS861787A
Authority: CS
Inventors: Glyndwr John Davies
Original assignee: Ae Plc
Priority date: 1985-03-15
Filing date: 1986-03-14
Publication date: 1990-09-12
Also published as: KR860007487A; PL147533B1; AU5470286A; GB2172296B; GB2172296A; ES8706236A1; YU38886A; US4657683A; AR247228A1; DE3660391D1; CN86101638A; BR8601099A; EP0194893A3; EP0194893B1; EP0194893A2; CS178786A2; ZA861891B; JPH0134538B2; AU577933B2; CA1286829C

Description

(57) Ložisko vý materiál kluzných ložisek, vzdorný kavitační erozi a třecímu opotřebení při použití maziva, pro nanášení na ocelovou nosnou podložku opatřenou slinutou bronzovou mezivrstvou a výstelkou z polytetrafluorethylenu, obsahuje dokonale přimíšený a v pólytetrafluorethylenu jemně rozptýlený krystalický trihydroxid hliníku Al(0HK, přičemž rozměr jeho částic leží v mezích 0,01 až 10 mikrometrů a dále může obsahovat kovové olovo, přičemž podíl množství hydroxidu AI (OH)-, a kovového olova je nižší než 50 % obj. úhrnného množství ložiskového materiálu .

i иг

7/15 7 h В 7

S 271 324 82

Vynález se týká ložiskového materiálu kluzných ložisek, zvláště ložisek mazaných olejem, и nichž je podstatné velmi nízké tření, zvláště tření statické, při překonání tření z nulové rychlosti, například u automobilových vzpěrných tlumičů rázu typu Mc PHERSON.

V důsledku požadavku nízkého tření ložisek pro zmíněná použití jsou pro kluzné plochy obecně vhodné ložiskové materiály s velkým podílem polytetrařluorethylenu, jelikož žádný jiný materiál zřejmě není vhodný к docílení nízkých hladin tření. Jelikož však samotný polytetrafluorethylen je velmi vláčný a měkký a má nepřijatelně vysoký stupeň opotřebení, je nutno к třecím povrchům ložisek z polytetrafluorethylenu přidat tvrdší materiály pro snížení opotřebení a tím získání přijatelné životnosti ložisek.

Běžně užívaná ložiska pro zmíněná použití, například podle patentu GB 824 940 sestávají z ocelové podložky, na níž je nanesena slinutá bronzová vrstva a ložisková vrstva plněná polytetrafluorethylenem. Tato ložisková vrstva vyplňuje spáry a póry slinuté vrstvy a vytvoří na ní tenkou vrstvu, přibližně 25 mikrometrů. Některá známá složení ložiskových vrstev sestávají z polytetrafluorethylenu, plněného z 20 % obj. olovem, disulfidem molybdenu, grafitem, bronzem a podobně.

Tyto známé a obvyklé materiály podléhají však účinku eroze, je-li jich použito za těžkých podmínek, při nichž dochází ke kavitaci mazacím olejem. Takové podmínky se vyskytují při vysokých rychlostech protilehlých troucích se ploch, například při použití těchto materiálů u zubových čerpadel, leteckých palivových čerpadel, automobilových tlumičů rázů, u nichž se pístnice pohybuje vůči povrchu ložiska zvláště velkými rychlostmi, například většími, než 3 m/sec. Tento druh kavitační eroze má v důsledku odstranění polytetraf luorethy lenové fáze ze slinutého povrchu ložiska, pouhým účinekm mazacího oleje, aniž by došlo к opotřebení třením.

Úkolem předloženého vynálezu je návrh materiálu pro kluzná ložiska, obsahujícího vrstvu plněnou polytetrafluorethylenem, který by byl vzdornější vůči erozi ve srovnání se známými materiály a rovněž vzdornější proti třecímu opotřebení při použití maziva.

Úkol byl podle vynálezu vyřešen návrhem ložiskového materiálu s podílem polytctrafluorethylenu tak, že obsahuje dokonale přimíšený, v polytetrařluorethylenu jemně rozptýlený krystalický trihydroxid hliníku AL(OH)^, přičemž rozměr jeho částic leží v mezích 0,01 až 10 mikrometrů.

Dále podle vynálezu může ložiskový materiál obsahovat kovové olovo, přičemž podíl množství hydroxidu Al(OH)^ a kovového olova je nižší než 50 % obj. úhrnného množství ložiskového materiálu.

Výhodou složení ložiskového materiálu podle vynálezu je nejen jeho velmi zvýšený odpor proti kavitační erozi za podržení žádoucích třecích vlastností, ale také významné zlepšení proti opotřebení třením při použití maziva.

Ložiskový materiál podle vynálezu lze v praxi vytvořit různými cestami, a některá jeho provedení budou dále objasněna na výsledcích uskutečněných zkoušek.

Přísadou к polytetrařluorethylenu je krystalický А1(0Н)^, který není totožný s amorfním iontovým Al(0H)p vytvořeným například vysrážením hliníkové soli rozpustné v alkálii. Zmíněný amorfní iontový materiál je rozpustný jak v kyselinách, tak v alka'liích a je také v podstatě zbaven vody až na kysličník hlinitý za běžných výrobních teplot pólytetrafluorethylenu. Krystalický Al(0H)}je netečný jak ke kyselinám, tak к alkáliím a při slinování základní hmoty z polytetrařluorethylenu ztrácí vodu pouze zvolna a zanechává zbytky skupin hydroxidů ve vyrobeném materiálu.

Všechna známá plnidla polytetrařluorethylenu vytváří záporný posilovači účinek, což značí, že materiál s plnidlem je měkčí než polytetrafluorethylen bez plnidla. Děje se tak v důsledku neobyčejně nízkého vzájemného působení mezi polуtetrafluortethylenem a jinými materiály.

Energie volného povrchu polytetrařluorethylenu je velmi nízká bez běžných chemicky

TAB. 2

Výsledky zkoušky opotřebení mazané opěrné podložky

Doba trvání zkoušky 20 hodin

CS 271 324 02

Plnidlo Střední	opotřebení ^um	Střední opotřebení
Zatížení	100 kg/cm^	Zatížení 500 kg/cm^
Polytetrafluorethylen bez plnidla	25	30
20 % obj. krystal.Al(0H)₃	1	5
20 % obj. olovo	5	20
20 % obj. MoS₂	20	30

V tabulce 3 jsou uvedeny výsledky zkoušek srovnávajících ultrazvukovou kavitační erozi ložiskového materiálu podle vynálezu s běžnými materiály ložisek vzpěrných tlumičů.

TAB. 3

Výsledky zkoušky ultrazvukové kavitační eroze

Plnidlo Erozivní čas 15 min. Erozivní čas 45 min.

Střední obj. ztráta x 10^ cn?

20 % obj. krystal. ΑΚΟΗ), <0,05	0,02 8,1
20 % obj. olovo	3,8
20 % obj. MoS₂	8,5	15,2

Jak patrno z Tab. 2 a 3 předčil materiál podle vynálezu docílenými hodnotami v opotřebení i v kavitační erozi známé materiály.

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Claims

1. Ložiskový materiál kluzných ložisek s podílem polytetrafluorethylenu, vyznačený tím, že obsahuje dokonale přimíšený, v polytetrafluorethylenu jemně rozptýlený krystalický trihydroxid hliníku Al(OH)^, přičemž rozměr jeho částic leží v mezích 0,01 až 10 mikrometrů .

2. Ložiskový materiál podle bodu 1, vyznačený tím, že obsahuje kovové olovo, přičemž podíl množství hydroxidu Al(OH)^ a kovového olova je nižší než 50 % obj. úhrnného množství ložiskového materiálu.

CS 271 324 02 aktivních vazebních míst na molekule. Tato okolnost spolu s tuhým hladkým molekulárním profilem činí pólytetrafluorethylen velmi odolný vůči smáčení nebo vazbě к většině materiálů. Lze však získat vzájemné chemické působení к obalu fluorových atomů obklopujících molekulu pólytetrafluorethylenu a sice vodíkovou vazbou. К vodíkové vazbě může dojít mezi atomem fluoru a atomem vodíku, jinak vázanému к jinému elektricky velmi zápornému atomu, například atomu kyslíku nebo dusíku, v daném případě vodíku vázanému ke kyslíku v hydroxilové skupině Al(OH)^.

Výhodně podložka ložiska je ocelová a slinutá vrstva je tvořena cínovým nebo olověným bronzem. Hydroxid je ve fázi polytetrafluorethylenu jemně rozptýlen a má částice v mezích 0,01 až 10 mikrometrů, výhodně 0,1 až 1 mikrometr.

Hydroxid může být přítomen v množství 1 až 50 % obj., výhodně 10 až 30 % obj., například 20 % obj. Rozpustnost hydroxidu ve vodě je výhodně nižší než 0,05 g/100 οπΡ při 18 °C. Nepříznivý účinek rozpustnosti ve vodě lze sdružit se způsobem vpravování plnidla do polytetraf luorethylenu , které se provádí ve vodní suspenzi za použití polуtetrafluorethylenu rozptýleného ve vodě.

Ložiskový materiál může také obsahovat kovové olovo, avšak nikoliv olovo jako slitinu, případně jako sloučeninu, ačkoliv celkové množství hydroxidu a olova by nemělo překročit 50 % obj.

Ložiskové materiály kluzných ložisek obsahujících vrstvu polytetrafluorethylenu s plnidlem byly získány běžnými výrovními technikami a zkoušeny na trhacím zkušebním stroji při rychlosti tahu 2 cm/min. Průměrné dosažené výsledky jsou uvedeny v tabulce 1.

TAB. 1 o

Plnidlo___________________________________Pevnost v tahu kg/cm

Pólytetrafluorethylen bez plnidla 210,9 a ž 351,5 20 a/ л obj. krystal. A1(OH)₃ 316,4 20 % obj. skleněná vlákna 126,2 až 210,9 20 % obj. bronz 105,5 až 140,6 20 % obj. uhlíková vlákna 140,6 20 % obj. práškový koks 140,6 20 % obj. slída 203,9 20 % obj. grafit 161,7 20 % obj. MoS₂ 126,2

Z uvedených hodnot plyne, že pevnost v tahu polytetrafluorethylenu plněného 20 % Al(OH)} je vyšší než pevnost v tahu pólytetrafluorethylenu plněného jinými známými plnidly a je srovnatelná s hodnotami materiálu z pólytetrafluorethylenu bez plnidla.

Slinutý bronz na ocelovém podkladu byl impregnován a povlečen novou směsí podle vynálezu obvyklými technikami a srovnán se zkušebními vzorky materiálů běžných ložisek vzpérných tlumičů.

V tabulce 2 jsou uvedeny výsledky srovnávacích zkoušek odporu proti opotřebení za · použití maziva ložiskového materiálu podle vynálezu a běžných materiálů ložisek vzpěrných í tlumičů .