PL161159B1 - Sposób wytwarzania łożyska ślizgowego - Google Patents

Abstract

posób wytwarzania łożyska ślizgowego nie wymagającego konserwacji, znamienny tym, że na metalowy nośnik nanosi się bezpośrednio warstwę składającą się z kopolimeru eteru perfluoroakilowowinylowego o wzorze: CF2 = CF - O - Rf, PL 161159 Β1 w którym Rf oznacza perfluoroetyl, perfluoro-n-propyl lub perfluoro-n-butyl oraz czterofluoroetylenu, która stanowi albo warstwę ślizgową

Description

Przedmiotem wynalazku Jest sposób wytwarzania łożyska ślZzgcwlgg, które nie wymaga konserwaaJί.

Znane Jest z opisu ogłoszeno^ego RFN nr DS-A-3534242 oraz ze zgłoszenia europejskiego nr Ep-A-0217462 łożysko ślizgcwe wykonane z nośników metalowych oraz warstwy tworzywa sztucz nego. Łożyska ślizg<we wilO<włarsWcwl wykonane są z kornmirnaji szorstkiej warstwy podstawo^wj, którą jest nośnik mtalowy ze stali, brązu lub wysokowytrzymałego stopu aluminium oraz warstwy ślizgowej z Mtrycy z policzterofluoroetylenu. Warstwa szorstka składa się z porowatej spiekanej warstwy z brązu, żelaza lub stopu aluminium. Warstwa ta tworzy następnie matrieł przyczepny dla nakładanego w postaci pasty policzterofluoroetylenu lub warstwy, która składa 3ię z ich kopolimerów. Pasta o dużej lepko iści zostaje mocno nawalcowana i spieczona. Wadą znanych łożysk ślizg(wyJh jest ich niewystarczająca żywotność dla wielokrotnego użycia. Dalej nierówności płaszczyzny występujące przy odkształceniach miteriału wielowarstwowego nie mogą być usunięte drogą toczenia wykańczającego. 0 ile w peście umieszcza się cząsteczki brązu aby poprawić przewodność cieplną Worzywa sztucznego, ważną dla łożyska, pcw sta je nilblzpilJzeńsWo, że przy wytwarzaniu wars^a zewnętrzna utleni się. Taki maeriał łożyskowy także nie jest obojętny chemicznie, zwłaszcza wystę161 159 puje niebezpieczeństwo zniszczenia przez kwasy. Ponadto może dojść przy nanoszeniu pasty do jej oddzielenia.

Z publikacji pod tytułem Fertigungstechnik und Betrieb’ nr 23 /1973 r/ zeszyt 1, strona 48-49 znane jest nakładanie warstw folii za pomocą nakładania zwykłego policzterofluoroetylenu. Ponieważ mttriał ten jest całkowicie obojętny względem wszystkich klejto, folia ta jest najpierw wykonywana jako przylepna. To znaczy folie policzterofluoroeyyeenwe nie mogą być nanoszone na nośnik w ten sposób, że same zostaną na nim umocowane adhezyjnie. Raczej konieczne jest umocowywanie folii klejem. * tym przypadku zatem wytrzymałość tempsrat^uu^cwa nie zależy od rodzaju folii, ale też od użytego kleju.

Z opisu patentowego RFN nr DS-A-2401804 znane je3t łożysko panwi złożonej, którego warstwa bieżni wykonana jest zasadniczo z tworzywa sztucznego bez wyypłniacza. Używa się do tego celu poli /siarczek arylenu/, żywice epoksydowe, żywice poliamidowe, żywice poliestrowe, żywice fenoksydowe, żywice polilmidowe, żywice poliamidoauimiduae, żywice polipropylenowe i żywice polisufoonaancwe. Także te folie z tworzywa sztucznego me są mocowane bezpośrednio na powerzchni mtalowej, ale za pomocą odpowaednlch klejów. Ponadto zaleca się nanoszenie na tworzywa sztuczne cienkiego fUmu z oleju smrowego.

Z francuskiego opisu patentowego nr 1 354 161 znane Jest ptw weka nie czttrufluoroetyltnem z siarcritiem mlUdenu Jako wypełniaczem. V publikacji Adheeiyes Age^B luty 1967, na str. 30-34 wymeniono r&nież powleczone meale policzteΓofluoroetyeenem. Pomimo to policzterufluuroetylen podlega obróbce chemicznej tak, te połączenie z nośnikiem mtalwym wytwarza się za pomocą grup epoksydowych. Bezpośrednie nanoszenie otrzymać można Jedynie dla policztt?rufluoΓoetylenu lub kopolimeru. Zostało to mocno pttólkeeione, że utaria! ten jest termoplastyczny i w przeciwieństwie do czterofluoeottylenu może być bezpośrednio bez dodatkorych warstw łączącycb nanoszony na mtal.

V końcu należy zwrócić twagę na to, że z opisu patentowego RFN nr DB-A-3021369 znany Jest proszek ziarnisty, sypki z modyfikowanych polimerto czeeeufluuroteylenu. Proszek ten nadaje się do wytłaczania, ponieważ ze względu na jego ciężar usypowy i sypkość nadaJe się szczególnie do automtycznego dozowarna. Zdatność tego matriału do powlekania meali lub innych maeriałto nie jest podana.

Celem wynalazku Jest stworzenie łożyska ś^zowego nie vymaat^a.^cβgu komMsn^aaji., które nie będzie mało wymesnionych wyżej wad.

Istota wynalazku polega na tym, że łożysko śizggtwe wytworzone Jest z mtalowego nośnika i bezpośrednio na niego narnesionej warstwy składającej się z kopolimeru eteru perfluoeualkiOwccwily-l¢wtgu o wzorze:

CF2«CF-O-Rf w którym R^ oznacza perfluoroetyl, perfΊ.uoeo-n-peopyl lub peΓfluoru-n-lutyl oraz czteroi^-ioro etylenu, która stenowi albo warstwę ślizgcwą, albo warstwę pośrednią, na którą nałożona Jest warstwa śizgowra z tworzywa sztucznego.

Korzystnie na warstwę ślżggcwą nakłada się folię z tworzywa sztucznego korzystnie z wypełniaczem, przepuszczającą p<uWeteze, zaś folię łączy 3ię płasko, pod ciśnieniem i przy dostarczeniu ciepła z nośnikiem mltalcwyl, a jednocześnie puaaerzjenię górną nośnika mtalowego przed nałożeniem warstwy śl-igatwej bruzduje się. KoTysinie warstwa ślizuwa m grubość do 1,5 mm Korzystnie Jako folię z tworzywa sztucznego stosuje się folię policzteroi luoroetylenu lub poliimidu lub ketonu polietercwego /PEEK/. Mnoozenie odbywa się w ten sposób, że warstwa kopolimeru zostaje płasko dociśnięta do nośnika mtalowego, do wystąpienia wystarczająco dużych sił adhezji, aby tę powłokę silnie ustalić na nośniku mtalowym. Szczególnie ważne Jest według wynalazku to, te powłoka składająca się z kopolimeru eteru perfluoroalkilaw<ΛłlnyU<wegu i czeteufluueoetylenu nanoszona może być bezpośrednio na nośnik mtalowy. Powłoka ta może służyć bezpośrednio jako warstwa śizzocwa albo stanowić może

161 159 warstwę pośrednią, na którą nakłada się Jako dobrze przyczepne warstwy z policzterofluoroe tyle nu, poliimidu lub ketonu polieterwego /PEEiK. W związku z tym nie Jest konieczne uzdatnienie do klejenia kopolimeru eteru p^rfl^u^oi^^al^loi^lw^owj^ryrlowe^ i czterofluoroetylenu lub modwwnie go za pomocą kleju. Zwłaszcza odporność na wysokie tempsratury niezależna jest tu od użytego kleju. Korzystnie stosuje się folię z tworzywa sztucznego i warstwę ślizgową zawierającą jeden lub kilka wypsłniaczy dla wzmoonienia i/lub poprawienia przewodności cieplnej i/łub własności ścieralnych, takich jak tkanina, proszek lub w-łókno z węgla, tlenek glinu, tworzywa ceramiczne, szkło, brąz, siarczek moibdenu lub węglik krzemu. Korzystnie wprowadza się od 1 do 40% objętoścowych, korzystnie 5 do 30% objętościowych wypełniacza.

Przy zastosowaniu cząstek węglika krzemu osiąga się dobrą przewodność cieplną, która nie prowadzi do niebezpieczeństwa utleniania w czasie prodouocji. Cząstki węglika krzemu są poza tym wytrzymałe na działanie kwasów i tanie. Są także lżejsze niż cząstki misiu, zwłaszcza brązu, tak że przy wytwarzaniu powłoki z kopolimeru eteru perflugtoalkir¢wowinylowego i czterofluoroetylenu nie zachodzi zagrożenie rozwarstwienia. ty-yperiacze takie powinny być udeszczone na stronie łożyska, gdyż poprawwają one własności ścierne.

Według wynalazku udział wypełniaczy traże wynosić od 1 do 40% objętoścoowych, ponieważ wypełniacz nie misi być tu Jak według dotychczasowego stanu techniki wwalcowywany, lecz znajduje się w powłoce z kopolimeru eteru perfluoroalkigwłιwirylcwezo i cztarofllor<getylenu. Korzystnie może wymieść od 5 do 30 obj.. Grubość powłoki tej /od 1,5 mm/ może być bardzo dokładnie ustalona, co przy nawalcowywanil pasty zgodnie ze stanem techniki przy grubościach powyżej 50 yum nie Jest mooiiwe.

W czasie prób łożysko ślZzg<we w pracy ciągłej i temperaturze do 260°C, przy użyciu maeriału według wynalazku okazało się wytrzymłe, próba ta nie doprowadziła do oderwania się powłoki z kopolimeru eteru ρerfluoroakkilwłcwiryrlowagr i czteroflugrretylenl. Krótkotrwałe wyższe obciążania temperaturowe nie powodują uszkodzenia łożyska ślizg<wezo.

Łożysko ślizr<we wykonane według wynalazku Jest uwidocznione w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia nZpwaednio warstwy matriału łożyska.

Łożysko wykonane Jest z warstwy mtalowej 1, powłoki 2 z kopolimeru eteru perfluoroαlkigwΌwinyl¢wezg i cztatofluoroatylenu oraz nałożonej na tę powłokę 2 warstwy 3'tworzywa sztucznego.

tynnaazek zostanie poniżej zilustowany przykładam..

Przykład I. Próbe z policzteΓollooroetyaeeem i wytrawionym nośnikiem m talowym. Płytka stalowa służąca Jako nośnik mtalowy została powleczona.

Warstwa ślizrwrt PTFE grubość warstwy ślizgwaj: temperatura nagrzanej płytki nacisk nagrzanej płytki: tfafstwa pośrednia grubość warstwy pośredniej przed pwleczeniem: grubość warstwy pośredniej po powleczeniu:

Wynik próby na ścinanie:

X 106 N/cm² X «70 N/cm² + tkanina z nierdzewnej stali ♦ szkło ♦ grafit 0,46 mm,

375-385⁰C 0,6-1,0 MPa TFM

0,25 mm ok. 0,20 mm przy eemperaturze pokooowej przy 200^CC.

Przykład II. Próby z wytrawionym i nie wytrawionym nośnikiem mtalcwym. płyta stalwa - jako nośnik mtalnwy

161 159 grubość próbki przed powleczeniem: grubość próbki po podleczeniu: temperatura nagrzanej płytki: nacisk nagrzanej płytki: zastoswana warstwa pośrednia:

Warstwa ślizgwa Jak w przykładzie I. tynik próby na ścinanie:

Temperatura

1,10 mm 1,00 mm 290° C

6000-10000 hPa ETPE.

bez wytrawienia 2 z wytrawieniem

	N/cm2	N/cm'
temperatura pokojowa	133	91
100°C	125	77
150OC	107	62
200°C	58	26

Przykład Warstwa ś ϋ zgtwa:

III. Płytka staOwa Jako nośnik metalowy.

PTTE z dodatkiem 35% węgla służącego jako wypełniacz /jako folia/

0,5 mm

TPM z 30% sic 0,25 mm

39O°C grubość:

warstwa pośrednia: grubość:

temperatura nagrzanej płytki:

racisk nagrzanej płytki: 0,2 MPa tynik próby na ścinanie: nie zaobsewowano oderwania folii, folia rwie się.

Przykład IV. Płytka staliwa Jako nośnik mtalowy,

Warstwa śIuzowi: TPM ♦ 28% szkła ♦ 5% grafitu nietrawionego

Bezpośrednio nrprrsιwywrnr na stali, grubość: 0,25 mm warstwa pośrednia: brak temperatura nagrzanej pyttki 3&0°C racisk nagrzanej płytki 0,2 MPa

WmikL próby na ścinanie:

w temperaturze pokojowej 1500 N/cnT w temperaturze 100 C w temperaturze 150^OC Przy kPad Waretwa ś^iwa:

X- 1080 N/cm*

V.

grubość:

warstwa pośrednia

X - 220 N/cm².

Płytka stalowa jako nośnik mtalowy.

poliimid /Kapton Typ M/EDPont/ 0,125 mm

TPM /jak w przykładzie 1/ folia grubość: mm temperatura nagrzanej płytki: 395°C nacisk nagrzanej płytki: 5,0 MPa

Wymik próby na ścinanie: me zaobserwowano oderwania, folia rwie się. Przykład VI. Warunki badań:

wielkość próbki: 25 x 25 mm siła wyciągająca: 0,1(0 kg przebieg temperatury: każdy skok o 5°C rosnąco 3 mnuty temperatura rosnąca

161 159 odnuty temperatura utrzymywam

Przykład VII.

Warstwa ślżzgcwa: warstwa pośrednia: wytwarzanie próbek:

Wynik próby na ścinanie:

PTFE ♦ tkanina z brązu folia TFM warstwa ślizowa i pośrednia zostały imtłoczone na blachę /chrominowanir na grubość 0,5 mn/ przy nacisku 3 t przy temperaturze 4lO°C żadnr próbki nir odpadły jako wadliwe.

W przykładach zastoswano skróty, które oznaczają:

PTFE - e^oli^czterofluoaortylen,

TFM - modyfikowany eoliczteΓofluorortylrn /kopolimer eteru eoliftuoΓoalkllowwnnyl<wrgo i czterofluoroetylenu według wyralazku/,

ETFE - kopolimer etylenu i czterofluoroetylenu /termoplastyczny polimer fluorowy/

PFA - kopolimer eteru perfluor(winylowego i czteaofluoaortylent według wyrwlazku. Produkt ten jest podobny pod względem chemicznym do TFM. Jest jednak w następstwie wyższej zawartości eteru termoplastyczny.

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania łożyska ślizgowego niewymgającego konserwacji, znamienny tym, że na mtalowy nośnik nanosi się bezpośrednio warstwę składającą się z kopolimeru eteru perfluoroalkiowwwinyocwezo o wzorze:

   CF2=CF-O-Rf, w którym Rf oznacza perfluoroetyl, perfluoro-n-propyl lub perfluoro-n-butyl oraz czterofluoroetylenu, która stanowi albo warstwę śizagcwą, albo warstwę pośrednią, na którą na•nosi się warstwę śizzgową z tworzywa sztucznego.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że na warstwę ślżagewą nakłada się folię z tworzywa sztucznego korzystnie z wypełniaczem, przepuszczającą poof wetrze, zaś folię łączy się płasko, pod ciśnieniem i przy dostarczeniu ciepła z nośnikiem meblowym, a Jednocześnie powierzchnię górną nośnika mtalowego przed nałożeniem warstwy ślizgowej bruzdkuje się.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny t γ m, że nakłada się warstwę ślizgową o grubości do 1,5 ma.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako folię z tworzywa sztucznego stosuje się folię policzterofluoroetylenu lub poliimldu lub ketonu po^lJ^^l^^i^cwego /PEEK/.
5. 5. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 5 albo R, znamienny tym, że stosuje się folię z tworzywa sztucznego i warstwę śizggową zawierającą Jeden lub kilka wypełniaczy dla wzmożenia i/lub poprawienia przewcoinnoci cieplnej i/uub własności ścieralnych, takich Jak tkanina, proszek lub włókno z węgla, tlenek glinu, tworzywa ceramiczne, szkło, brąz, siarczek moibdenu lub węglik krzemu.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wprowadza się od ł do 40# objętoścówych korzystnie 5 do 30# objętościwych wypełniacza.