CZ20003259A3 - Kluzné ložisko a způsob jeho výroby - Google Patents
Kluzné ložisko a způsob jeho výroby Download PDFInfo
- Publication number
- CZ20003259A3 CZ20003259A3 CZ20003259A CZ20003259A CZ20003259A3 CZ 20003259 A3 CZ20003259 A3 CZ 20003259A3 CZ 20003259 A CZ20003259 A CZ 20003259A CZ 20003259 A CZ20003259 A CZ 20003259A CZ 20003259 A3 CZ20003259 A3 CZ 20003259A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- volume
- sliding bearing
- metal layer
- slurry
- melt
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 50
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 26
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 claims abstract description 18
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 claims abstract description 18
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 16
- 239000004760 aramid Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract 2
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 8
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical group [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 4
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 3
- 230000001112 coagulating effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 claims description 2
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims 1
- HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N hexafluoropropylene Chemical group FC(F)=C(F)C(F)(F)F HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 3
- PEVRKKOYEFPFMN-UHFFFAOYSA-N 1,1,2,3,3,3-hexafluoroprop-1-ene;1,1,2,2-tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F.FC(F)=C(F)C(F)(F)F PEVRKKOYEFPFMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 abstract 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 12
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 9
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 5
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 3
- LQBJWKCYZGMFEV-UHFFFAOYSA-N lead tin Chemical compound [Sn].[Pb] LQBJWKCYZGMFEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- -1 Polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 206010061592 cardiac fibrillation Diseases 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 230000002600 fibrillogenic effect Effects 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 2
- 239000012196 polytetrafluoroethylene based material Substances 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M (3-methylphenyl)methyl-triphenylphosphanium;chloride Chemical compound [Cl-].CC1=CC=CC(C[P+](C=2C=CC=CC=2)(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)=C1 BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920000271 Kevlar® Polymers 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000029142 excretion Effects 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 239000010720 hydraulic oil Substances 0.000 description 1
- 239000004761 kevlar Substances 0.000 description 1
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 1
- 229910001635 magnesium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Abstract
Kluzné ložisko sestává z kovového pouzdra, slinuté porézní
kovové vrstvy spojené s tímto pouzdrem a z vypouzdřovací
vrstvy infiltrované do pórů této porézní kovové vrstvy a
překrývající slinutou kovovou vrstvu, přičemž uvedené
vypouzdření obsahuje PTFE obsahující 10-30 % objemových
částicového plniva odolného proti vymílání, 2-10 % _
objemových fibrilovaných aramidových vláken a 2-10 %
objemových tavenin zpracovatelného fluorpolymeru. Tavením
zpracovatelný polymerje alespoň jeden kopolymer, vybraný
ze skupiny zahrnující tetrafluorethylen-hexafluorpropylen;
tetrafluorethylen-perfluorpropylen a monofluoralkoxy. U
' způsobu výroby kluzného ložiska se kaše z ložiskového
1 materiálu připraví smísením vodné kaše částečkovitého plniva,
odolného proti vymletí, obsahující 10 až 13 obj. % pevných
1 složek a dalších přísad, např. vláken fluorpolymeru, vodné
disperze a následným zahřátím na teplotu 240 °C až 420 °C po
dobu alespoň 7 sec.
Description
Kluzné ložisko Aj
Oblast techniky
Vynález se týká kluzných ložisek, zejména ložisek, která jsou schopna snášet vysoká zatížení a maziva s nízkou viskozitou.
Velmi silná zatížení kluzných prvků se vyskytují za podmínek, kdy se používá nízkoviskózních maziv, což může být běžné například v nosných dílech automobilů jako jsou tlumiče a/nebo v místech, kde se vyskytují prudké toky kapalin, jako jsou zubová čerpadla, kde je potřeba opatřit ložisko povrchovou výstelkou z materiálu, která má vysokou odolnost proti únavě a vysokou odolnost proti erozi protékajícími kapalinami.
Dosavadní stav techniky
Tradičně byla v minulosti vyvinuta takováto ložiska vypouzdřená samomaznými materiály v jedné nebo v několika vrstvách kovových slitin, které se volí podle jejich fyzikálních vlastností v pracovním prostředí, ale vzniká trend opouštět používání pro vypouzdření ložisek samomazných kovů, a to z finančních a environmentálních důvodů, a je snaha používat pro vypouzdření ložisek materiálů na bázi polymerů
Jsou známá kluzná ložiska, ve kterých je v ocelovém válcovém pouzdru upevněna vypouzdřující vrstva, která obsahuje porézní kovovou matrici ze slinutého bronzu a v mezerách této matrice infiltrovaný materiál na bázi polymeru s nízkým třením, který obsahuje plniva, dále zde nazývaný plněný polymer, a
který tvoří relativné tenký překrývající povlak nebo polymerní vrstvu.
Je známo infiltrovat materiály na bázi polymerů s nízkým třením ve formě kaše s organickým mazivem, která se zatlačí do mezer v bronzové matrici a zahřívá, aby se odstranily těkavé složky, a vytvrdí se žíháním. Je také známo infiltrovat materiál na bázi polymeru jako tzv. suchý papír.
Takováto ložiska z infiltrovaného slinutého bronzu, zpevněná po obvodu pouzdrem, se používají jako mazaná olejem i jako suchá ložiska, ve kterých je minimum tekutého maziva.
Polytetrafluorethylen, který je zde dále nazýván také zkratkou PTFE, má dobré tribologické vlastnosti, a je často používán jako vypouzdřující materiál nebo jako jeho část, pro kluzná ložiska jako hlavní polymer nebo základ na kterém jsou všechny směsi založeny. Nicméně PTFE je měkký a křehký a má nepřijatelně vysoké opotřebení, jestliže se používá samotný a pro praktickou použitelnost vyžaduje přísadu plniv odolných proti opotřebení a/nebo jiných materiálů, které zvyšují odolnost vypouzdření proti rychlému opotřeben a zvyšují malou odolnost ložiska proti zatížení.
Zatímco u suchých nebo málo mazaných ložisek se opotřebení projevuje jako vydření, jehož důsledkem je ubývání plněného PTFE, přičemž rychlost tohoto ubývání je závislá na drsnosti povrchu tělesa, které se v ložisku pohybuje, tudíž závisí na dynamice a ztrátách materiálu vlivem tření mezi tělesem a ložiskem, u ložisek mazaných olejem je opotřebení důsledkem kavitace, která vytrhuje plněný PTFE.
Nicméně tam, kde je důležitá odolnost proti únavě materiálu a odírání, byly vyvinuty pro zlepšení alespoň jedné z těchto vlastností polymerní kompozice, které vykazují u jiné vlastnosti zhoršení. To znamená, že u polymerních kompozic, založených na PTFE nebo ne jiné hmotě, vyvinutých za účelem zvýšení pevnosti, je toto zvýšení současně doprovázeno zhoršením jejich třecích schopností, tj. zvýšením koeficientu tření a snížením odolnosti proti vydírání a naopak.
Popis vynálezu GB-A-2166142 uvádí ložiska, vypouzdřená polymery na bázi PTFE, která vykazují lepší odolnost proti vydírání, což je dosaženo plnivem na bázi iontového fluoridu, zejména jemně rozptýleným fluoridem vápenatým.
Popis vynálezu GB-A-2279998 (WO 95/02772) jehož obsah se tímto začleňuje do tohoto popisu formou odkazu, popisuje kluzné ložisko ze slinutého bronzu s infiltrovaným plněným PTFE, přičemž jde o typ ložiska, které je mazané olejem; V popisu se shrnuje situace, která je v úrovni znalostí v oboru ohledně vyztužení a ohledně materiálů, použitelných jako plniva, jimiž se dosahuje zvýšení pevnosti a odolnosti proti opotřebení. Z přehledu zejména vyplývá, že použití hladkých fibrilovaných materiálů jako je sklo a polyamidová vlákna, jejichž povrchy se samy o sobě nespojují s PTFE, by nemělo být shledáno jako vhodné, pokud se nesoustředí před použitím pozornost na vlákna polyamidová (v popisu se konkrétně označují jako aramidová vlákna) a na určitá iontová plniva, kterými se dosahuje materiálů pro vyložení ložisek, odolných proti kavitační erozi. Bylo zjištěno, že i přes to, že existuje velký rozsah kombinací složek a jejich poměrů, při kterých vzniká použitelný produkt, existuje stále shora zmíněný konflikt vlastností, který s sebou přináší omezení v použitelnosti při použití uvedených aramidových vláken na horní • * · · · i v tom, že kaše se stává nanáší na povrchy v jiné než hranici rozsahu, které spočívá nezpracovatelnou, a proto se těžko silné vrstvě.
Úkolem vynálezu je vyřešit kluzné ložisko, které je vypouzdřeno vyztuženým polymerním materiálem na bázi plněného PTFE, infiltrovaným do slinuté kovové matrice a má vyšší odolnost proti únavě materiálu a proti erozi kapalinami oproti dosavadním a způsob jeho výroby.
Podstata vynálezu
Podle prvního předmětu vynálezu je vyřešeno kluzné ložisko, které sestává z kovového pouzdra, ze slinuté vrstvy porézního kovového materiálu, spojené s pouzdrem, a z výplňové vrstvy, infiltrované do pórů porézní kovové vrstvy a překrývající slinutou kovovou vrstvu, přičemž uvedená výplňová vrstva obsahuje PTFE obsahující 10-30 % objemových částečkovitého plniva, odolného proti opotřebení, 2-10 % objemových fibrilovaných aramidových vláken a 2-10 % objemových roztaveného zpracovatelného fluorpolymeru.
Výhodně je tavením zpracovatelný fluorpolymerem kopolymer je kopolymer vybraný ze skupiny, do které patří kopolymery tetrafluorethylen-hexafluorpropylen (zde označované jako FEP), tetrafluorethylen-perfluoralkylvinyether (zde označovaný jako PFA) a monofluoralkoxy (zde označované jako MFA). Výhodnějším zpracovatelným fluorpolymerem je shora uvedený kopolymer na bázi FEP).
• '· · ·
Výhodně je tavením zpracovatelný fluorpolymer přítomen ve výplňové vrstvě do množství 5 až 8 % objemových a ještě výhodněji do množství 7 % objemových. Dále je výhodné, když fibrilované aramidové vlákno je přítomno ve výplňové vrstvě v množství alespoň 50 % objemových počítáno na množství tavitelného fluorpolymeru.
Plnivem může být jakékoliv částečkovité plnivo známé v oboru, které se používá pro dodání vyšší odolnosti v polymerních materiálech. Obvykle toto plnivo obsahuje převážně nebo úplně iontový fluorid jako je CaF2, MgF2 nebo SrF2. Anorganické plnivo je výhodně přítomno ve výplňové vrstvě do množství v rozmezí 15-20 % objemových.
Fibrilovaná aramidová vlákna mají výhodně střední délku v rozmezí 0,2 až 1,0 mm a jsou přítomna ve výplňové vrstvě do množství 3 až 5 % objemových.
Z hlediska způsobu výroby a použití fibrilovaných aramidových vláken vynález navazuje na shora zmíněný popis k patentu GB-A-2279998. Konkrétně střední délka aramidových vláken používaných ve vynálezu může být 0,2 až 1,0 mm, jejich průměr před fibrilací může být 0,012 mm - 0,015 mm, a stupeň fibrilace (jak se měří jako Canadian Freeness) může mít hodnotu 200 (metoda Du Pont TM 0894-84, Reference: TAPPI-T227M-58).
Z hlediska výroby, a podle druhého aspektu vynálezu, se řeší způsob výroby kluzného ložiska, při kterém se vytvoří plochý kovový pás pouzdra ložiska, s ním se slinutím spojí porézní kovová vrstva, připraví se kaše vypouzdřovacího materiálu na bázi plněného PTFE vyztuženého vlákny v těkavém mazadle, tato • * · · ♦ * • · · · · · · · ······· · · · é • · · · · φ
Φ·Φ · · · 9 9 9 9 kaše se nanese na porézní kovovou vrstvu, stlačením se její část infiltruje do porézní kovové vrstvy a ponechá se vypouzdřovací vrstva, překrývající porézní kovovou vrstvu, tato kombinace se zahřeje na první zvýšenou teplotu k odstranění těkavých kapalných složek a na druhou zvýšenou teplotu k docílení slinutí PTFE složky a soudržnosti ložiskového polymeru, přičemž kaše se připravuje smísením:
(1) vodné jílovité kaše, obsahující částečky plniva, které je odolné proti opotřebení, a které obsahuje 10-30 % objemových pevných složek, (2) vodné disperze fibrilovaných aramidových vláken, která obsahuje 2-10 % objemových pevných složek, (3) vodného roztoku tavitelného fluorpolymeru obsahujícího 2-10 % pevných látek, (4) zbytek, kterým je vodní disperze PTFE; přidáním maziva, koagulací směsi k získání sraženiny, která dodává kaši takovou konzistenci, aby ji bylo možno nanést spolu s uvedeným mazivem, zahřátím uvedené kombinace na zmíněnou první teplotu, přesahující 100 °C k odstranění zmíněných těkavých složek a zahřátím na zmíněnou druhou teplotu mezi 340 °C a 420 °C po dobu asi 7 sekund.
Výhodně se složky (1) až (4) z předchozího odstavce mísí před přídavkem maziva. V tomto popisu, stejně jako obecně v oboru, je používán znamená termín mazivo tak, že znamená materiál, který je adsorbovatelný na povrchu PTFE a pomáhá v jeho rozptýlení ve směsi jiných složek. Obecně a obvykle lze použít jako takovéto mazivo toluen.
Předsušení směsi na kaši nebo pastu, tedy odstranění většiny kapalin vysoce tekutých za normálních podmínek, se dosáhne mechanickými prostředky jako je odstřeďování nebo lisování.
• 44 4 *4 44 4
Výhodně, za účelem minimalizace doby zpracování, je druhá teplota v rozmezí 400 až 420 °C, a doba zahřívání je v rozmezí je v rozmezí 30 až 50 sekund. Výhodné rozmezí je 44 až 46 sekund.
Bylo zjištěno, že odolnost vypouzdření ložiska proti únavě materiálu je v případě, kdy se vyrábí z libovolné konkrétní formulace v rámci shora zmíněných rozmezí, se zvyšuje v závislosti na době, po kterou při spékání působí zvýšená teplota.
Dá se předpokládat, že dosažená odolnost je závislá na době zahřívání a teplotě; to znamená, že odolnost proti únavě materiálu se dá dosáhnout kratším zahříváním na vyšší teplotu. To je ovšem limitováno projevující se degradací polymerů, zejména PTFE, která začíná být výrazná při teplotách nad 400 °C. Tato degradace v praxi nepředstavuje problém při teplotách nad tuto teplotu, a to až do 450 °C, při dobách zahřívání vhodných pro dosažení typické odolnosti proti únavě těchto materiálu.
Praxe obvyklá při výrobě ložiska podle GB-A-2279998, která je vylepšována přihlašovatelem, se nejprve ložisko ve formě naneseného pásku, které má původně teplotu okolí, nechává projít kontinuální pecí s délkou dráhy 1,5 m a zahřívá se na přibližně 400 °C, při rychlosti průchodu 3 m/min, přičemž se předpokládá, že vypouzdřovací materiály dosáhnou teploty zhruba v polovině dráhy, takže se vypouzdření podrobuje působení teploty 400 °C po dobu asi 15 sekund.
Bylo zjištěno, že je praktické a v průmyslovém měřítku ekonomické, když se takto polymerní vypouzdření ložiska vytvrzuje podle vynálezu při uvedené druhé zvýšené teplotě • · *» % • « · • ··*· 9 • 9 »·» « třikrát déle než bylo uvedeno shora, tedy asi po dobu 45 sekund, čímž se dosáhne signifikantního zvýšení odolnosti proti únavě materiálu vypouzdření, přičemž jsou důležité i malé obměny těchto hodnot, tedy doby zahřívání i teploty, s přihlédnutím k omezením doby, která jsou daná zvolenou technologií a požadovanými vlastnostmi výsledného ložiska. Takovéto vytvrzování se může provádět v uvedené kontinuální peci snížením rychlosti průchodu a/nebo prodloužením pece, nebo se také může provádět diskontinuálně, přičemž se může delší doba zahřívání dosáhnout snadno.
Kaše vypouzdřujícího materiálu může popřípadě obsahovat přísadu pigmentu, který dodává výslednému ložisku specifický vzhled. Pigmentem může být libovolný materiál, který je obecně dostupný pro takovéto účely, a která nemá nežádoucí vliv na vypouzdření ani na fyzikální vlastnosti ložiska, a který snese relativně vysokou vytvrzovací teplotu po požadovanou dobu, která se zvolí pro dosažení odolnosti proti únavě materiálu.
Z GB-A-2196876 je známo zvyšovat odolnost proti kavitaci u vypouzdřujících materiálů na bázi PTFE-polymerů přimíšením podílu FEP (a/nebo PFA) a slitiny olova a cínu, která působí mezi nimi uváděné zvýšení odolnosti proti opotřebení a proti vymítání. Interpolymer se připravuje ve formě částeček, které slouží jako individuální nosiče malých částeček slitiny olovo-cín a zajišťují rozmístění této těžší složky v lehčích polymerních složkách a jsou to právě částečky interpolymeru nesoucí slitinu, které se zatlačí do porézního kovového substrátu a zahřejí, až vznikne ložisko.
Ukázalo se, že přítomnost FEP (a/nebo PFA) zvyšuje odolnost proti únavě vypouzdřovacího materiálu, ale tento zamýšlený cíl je kompromisem, neboť na druhé straně se zvyšuje koeficient tření •4 % * • *··· > b ♦ · » »·» > « oproti PTFE a zhoršuje se smáčitelnost mazivy s nižší viskozitou. Menší smáčitelnost a horší třecí vlastnosti se zmírňují použitím slitiny olovo-cín.
V nekovové vypouzdřovací vrstvě nejsou problémem pouze relativně horší třecí vlastnosti FEP (nebo jiného tepelně zpracovatelného fluorpolymeru) při absenci měkkých ložiskových kovů, ale také obtíže, které vyplývají z toho, že se spíše používá ve vlhké vypouzdřovací kaši než ve specifické částečkovité formě, která je popsána ve shora citované publikaci. V určitých případech se zjistilo, že vzniká kaše velice sliznatá, se kterou se obtížně manipuluje v průmyslovém měřítku a s použitím současných výrobních zařízení. Přesný důvod, proč tomu tak je, není dosud plně objasněn, ale lze předpokládat, že příčinou je přítomnost povrchově aktivních přísad v komerčně získávaných fluorpolymerech.
Nicméně, vypouzdřovací materiál, jak je definován podle vynálezu, má podle našich zjištění přijatelné třecí vlastnosti při vynikající odolnosti proti únavě materiálu a proti vymílání bez použití kovových přísad, a dále, tím, že vypouzdřovací materiál obsahuje vhodné procento fibrilovaných aramidových vláken v poměru k tepelně zpracovatelnému flourpoiymeru, konkrétně asi jednu polovinu objemu tepelně zpracovatelného fluorpolymeru, není kaše při výsledném smísení složek ve vodné formě na nadměrně slizovatá a její výsledná forma je snadno zpracovatelná s použitím obvyklého vybavení a postupů a dobře se s ní manipuluje.
• · »» % • » · · . · t
Popis obrázků
Obrázek 1 znázorňuje třírozměrný histogram ukazující relativní odolnost vůči kavitační erozi materiálu podle vynálezu a dvou srovnávacích materiálů.
Obrázek 2 znázorňuje třírozměrný histogram ukazující relativní odolnost proti únavě stejných materiálů jako na obr. 1.
Obrázek 3 znázorňuje podobný histogram jako obr. 2, s tím rozdílem, že je vyneseno opotřebení proti zatížení.
Obrázek 4 znázorňuje podobný histogram jako obr. 1, ale s tím rozdílem, že jde spíše o relativní odolnost při toku kapaliny než při kavitací.
Složky:
(1) 1 litr vodné disperze PTFE obsahující 800 g pevného PTFE, (2) kaše tvořená 1 litrem vody, obsahujícím 292 g fluoridu vápenatého, (3) 1,45 litru vodného roztoku fibrilovaných aramidových vláken (Kevlar RTM) obsahujícího 2 % pevných složek, (4) 100 ml vodní disperze FEP obsahující 77 g pevných složek.
byly smíchány v laboratorním míchacím zařízení s pigmentem o tepelné odolnosti do 400 °C a upraveny přidáním 400 ml toluenu » 9
9 9
3253-00 •· 9 9
9
9
9 jako organického maziva, přičemž byla směs míchána při 25 °C po dobu 20 minut.
Poté byla směs koaguiována přidáním 50 ml roztoku dusičnanu hlinitého o koncentraci 500 g/l.
Kapalný supernatant byl oddělen dekantací a kaše byla odstředěna při asi 2800 ot/min po dobu 5 minut, aby se předsušila na nanášitelnou kaši. Kaše byla nanesena na porézní substrát ze slinutého bronzu v páskovitém ocelovém pouzdru ložiska a natlačena tak, aby došlo k její infiltraci do substrátu. Tento pás pak byl sušen vzduchem pod sálajícími plynovými ohřívači, aby se odstranily těkavé složky kaše, načež byl pás zahříván na (druhou teplotu) 400 °C po dobu zhruba 2 minut.
Takto získaný pás byl prudce ochlazen vodou a pak lisován na potřebnou tloušťku.
Takto získaný vypouzdřovací ložiskový materiál vykazoval, při použití jako ložisko v zubovém čerpadle mazaném nízkoviskozitním hydraulickým olejem, který tvořil čerpanou pracovní kapalinu, lepší odolnost vůči únavě materiálu a lepší odolnost vůči erozi, než materiál, popsaný ve shora zmíněném GB-2279998.
Znovu se opakuje, že přestože shora uvedený příklad se týká konkrétně FEP, ostatní tavitelné fluorpolymery se chovají srovnatelně a lze s nimi dosáhnout srovnatelných výsledků.
Ložiska podle příkladu uvedeného shora byla vyrobena a podrobena srovnávacím testům s jinými materiály. Těmito srovnávacími materiály byly:
• · ·· · ·
DU - materiál na bázi PTFE obsahující 20 % objemových olova; DP4 - materiál na bázi PTFE obsahující 20 % objemových fluoridu vápenatého a asi 2,4 % objemového fibriíovaných aramidových vláken.
Materiál podle vynálezu byl označen ”DP5, přičemž složení kompozice bylo PTFE/ 18 % obj. fluoridu vápenatého/ 4 % obj. fibriíovaných aramidových vláken/ 7 % obj. FEP.
Testy byly prováděny tak, aby se zjistila relativní odolnost proti kavitační erozi. Podmínky testu umožňovaly umístit výstupní konec vibrační zesilující trubky napojené na pizoeiektrický zdroj kmitů o frekvenci 20 kHz, velmi blízko povrchu materiálu, který se testoval. Amplituda dosažená trubkou byla 15 gm a doba testování byla 30 minut. Vibrace trubky způsobovala vytváření bublinek páry v testovacím oleji, který se nacházel v mezeře mezi koncem trubky a povrchem materiálu, tyto bublinky na povrchu materiálu testovaného vzorku implodovaly a způsobovaly poškození kavitační erozí. Obrázek 1 ukazuje, že materiál podle vynálezu byl hodnocen koeficientem více než 4 ve srovnání s koeficientem 1 standardního materiálu DU a asi koeficientem
2,5 oproti materiálu DP4.
Testy odolnosti proti únavě materiálu a proti vymíiání byly prováděny na známé testovací sestavě Vulcan (obchodní jméno). Toto zařízení sestává z testovací hřídele, otáčející se v ložiscích materiálu, který se má testovat a hnané elektromotorem, který jí dodává rychlost povrchu 4,81 m/s. Zatížení testovaných ložisek 50 MPa se dosahuje hydraulicky jeho hodnota se měří deformačními manometry. Vypočtený faktor PV měl při testu hodnotu 240,5 N/mm2 x m/s a teplota oleje byla 94 °C. Stupeň únavy materiálu byl posuzován srovnáním se známými standardy. Vymítání bylo měřeno hloubkou vymletí materiálu vmiste největšího zatížení. Obrázek 2 ukazuje, že stupeň únavy materiálu podle vynálezu byl výrazně menší, než u kteréhokoliv z testovaných hmot při zatížení 80 a 120 MPa a ještě nižší při 14 MPa. Obrázek 3 ukazuje vymletí materiálu podle vynálezu, které je výrazně menší, . než u dvou srovnávacích materiálů při středním zatížení 120 MPa.
Obrázek 4 ukazuje trojrozměrný histogram, dokládající výbornou odolnost proti erozi materiálu podle vynálezu tekoucí kapalinou. Testy byly prováděny čerpáním oleje při teplotě 60 °C, při tlaku 13,8 MPa, při rychlosti průtoku 5 l/min štěrbinou 0,110, mezi hřídelí a ložiskem z testovaného materiálu po dobu 20 hodin. Hladkost povrchu hřídele byla 0,15 Ra ± 0,05. Jak lze vidět z obrázku 4, materiál DU má hodnocení vyjádřeno koeficientem 1 a materiál podle vynálezu je hodnocen asi koeficientem 2, t.zn. že je asi dvakrát odolnější proti erozi tokem kapaliny než materiál DU a alespoň o 50 % lepší oproti materiál DP4.
* 4 4 4 4 4 4 • 4 4 4 4 4 ♦> · *4 4 4 4 4 4
4*444* 4 4 44 4
4 4 4 4 4·:
Claims (17)
- NÁROKY z kovového pouzdra, slinuté né s tímto Douzdrem aPATENTOVÉ1. Kluzné ložisko sestávající porézní kovové vrstvy spoje z vypouzdřovací vrstvy infiltrované do pórů této porézní kovové vrstvy a překrývající slinutou kovovou vrstvu, přičemž uvedené vypouzdření obsahuje PTFE obsahující 10-30 % objemových částečkovitého plniva, odolného proti vymílání, 2-10% objemových fibrilovaných aramidových vláken a 2-10 % objemových tavením zpracovatelného fluorpolymeru.
- 2. Kluzné ložisko podle nároku 1, vyznačující se tím, částečkovité plnivo sestává převážně nebo úplně z iontového fluoridu.
- 3. Kluzné ložisko podle nároku 2, vyznačující se tím, že plnivem je fluorid vápenatý.
- 4. Kluzné ložisko podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že anorganické plnivo je přítomno ve vypouzdřovací vrstvě do množství v rozmezí 15 až 20 % objemových.
- 5. Kluzné ložisko podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že fibrilovaná aramidová vlákna mají střední délku v rozmezí 0,2 až 1,0 mm a jsou přítomna ve vypouzdřovacím materiálu do množství 3 až 5 % objemových.
- 6. Kluzné ložisko podle nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že tavením zpracovatelný polymer je alespoň jeden kopolymer, vybraný ze skupiny zahrnující: tetrafluorethylen15 • · · 4 · · · ·····* · · • · · · · ♦ ·· · ·· ····ZQ-SS-oo hexafluorpropylen; tetrafluorethylen-perfluorpropylen a monofluoralkoxy.
- 7. Kluzné ložisko podle nároku 6, vyznačující se tím, že tavením zpracovatelný fluorpolymer je kopolymer tet rafluorethy len-hexafluorpropylen.
- 8. Kluzné ložisko podle nároku 7 nebo 8 vyznačující se tím, že tavením zpracovatelný fluorpolymer je přítomen ve vypouzdřujícím materiálu do množství 5 až 8 % objemových.
- 9. Kluzné ložisko podle nároku 8, vyznačující se tím, že tavením zpracovatelný fluorpolymer je přítomen ve vypouzdřovací vrstvě do množství 7 % obj.
- 10. Kluzné ložisko podle kteréhokoliv z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že fibrilovaná aramidová vlákna jsou přítomna ve vypouzdřovací vrstvě v množství alespoň 50 %.objemových tavením zpracovatelného fluorpolymeru.
- 12. Způsob výroby kluzného ložiska, který zahrnuje stupně: vytváření listovitého kovového pásu pouzdra, jeho spojení se slinutou porézní kovovou vrstvou, přípravu kaše z ložiskového materiálu na bázi plněného PTFE vyztuženého vlákny, v těkavém mazivu, nanesení této kaše na porézní kovovou vrstvu, stlačení této kaše k infiltraci její části do porézní kovové vrstvy, přičemž se ponechá vypouzdřovací vrstva, překrývající vrstvu porézního kovu, zahřívání této kombinace na první zvýšenou teplotu k odstranění těkavých kapalných složek a na druhou zvýšenou teplotu k vytvrzení PTFE složky a k přilnutí ložiskového polymeru vyznačující se tím, že kaše se připraví smísením ♦ 32 oo (1) vodné kaše částečkovitého plniva, odolného proti vymletí, obsahující 10-13 % objemových'pevných složek, (2) vodné disperze fibrilovaných aramidových vláken, obsahující2-10 % objemových pevných složek, (3) vodný roztok tavením zpracovatelného fluorpolymeru, obsahující 2-10 % objemových pevných složek, (4) zbytek, kterým je vodná disperze PTFE;přidáním maziva do této směsi, koagulací této směsi, kterou se získá sraženina uvedeného polymeru a filtrátových materiálů, a předsušením této sraženiny k získání zmíněné kaše se zmíněným mazivem v nanášitelné formě;zahříváním uvedené kombinace na uvedenou druhou teplotu mezi 340 °C a 420 °C po dobu alespoň 7 seškund.
- 13. Způsob podle nároku 12, vyznačující se tím, že se zahřívá na druhou teplotu, která je v rozmezí 400 až 420 °C.
- 14. Způsob podle nároku 12 nebo nároku 13, vyznačující se tím, že doba zahřívání je v rozmezí 30 až 50 sekund.
- 15. Způsob podle nároku 14, vyznačující se tím, že doba zahřívání je v rozmezí 44 až 46 sekund.
- 16. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 12 až 15, vyznačující se tím, že se při něm před přidáním maziva smísí uvedený vodný roztok do premixu.ΪΊ
• · 9 4 • • 4 • 9 9 9 9 9 9 • 9 9 • • · · · · • 4 • • 9 9 4 4 4 • 4 9 • 9 • · 4» • * 9 999 • 9 9 9 2253-0ο - 17. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 12 až 16, vyznačující se tím, že se fibrilopvaná aramidová vlákna přidávají v množství alespoň 50 % objemových, počítáno na tavením zpracovatelný polymer.
- 18. Způsob výroby kluzného ložiska, v podstatě jak je popsán s odkazem na ilustrativní příklady.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ20003259A CZ20003259A3 (cs) | 1999-03-03 | 1999-03-03 | Kluzné ložisko a způsob jeho výroby |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ20003259A CZ20003259A3 (cs) | 1999-03-03 | 1999-03-03 | Kluzné ložisko a způsob jeho výroby |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ20003259A3 true CZ20003259A3 (cs) | 2001-07-11 |
Family
ID=5471846
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ20003259A CZ20003259A3 (cs) | 1999-03-03 | 1999-03-03 | Kluzné ložisko a způsob jeho výroby |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ20003259A3 (cs) |
-
1999
- 1999-03-03 CZ CZ20003259A patent/CZ20003259A3/cs unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU750986B2 (en) | Bearing material | |
US5911514A (en) | Plain bearing with polytetrafluoroethylene-based lining | |
SK12492000A3 (sk) | Klzné ložisko | |
KR100419887B1 (ko) | 평베어링재료 | |
CN102272469B (zh) | 多层轴承 | |
JP4825340B2 (ja) | 滑り層材料および多層材料 | |
US8551569B2 (en) | Method for producing a metal base material provided with a sliding layer, and the use thereof | |
US20160319867A1 (en) | Plain bearing material and a plain bearing composite material, comprising zinc sulphide and barium sulphate | |
CN105849182A (zh) | 包含具有多峰分子量的ptfe添加剂的自润滑热塑性层 | |
CN107001630A (zh) | 滑动轴承元件 | |
JPS62501294A (ja) | 改良された複合自己潤滑性軸受 | |
US20040142181A1 (en) | PTFE/polyphenylene sulphide bearing material and method of manufacture | |
US20160097015A1 (en) | Bearing material | |
CZ20003259A3 (cs) | Kluzné ložisko a způsob jeho výroby | |
JP3026269B2 (ja) | 摺動材料 | |
JP2007092916A (ja) | 樹脂系摺動部材及びその製造方法 |