RU2463321C1 - Antifriction composite material for making ship fittings - Google Patents
Antifriction composite material for making ship fittings Download PDFInfo
- Publication number
- RU2463321C1 RU2463321C1 RU2011112542/05A RU2011112542A RU2463321C1 RU 2463321 C1 RU2463321 C1 RU 2463321C1 RU 2011112542/05 A RU2011112542/05 A RU 2011112542/05A RU 2011112542 A RU2011112542 A RU 2011112542A RU 2463321 C1 RU2463321 C1 RU 2463321C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mpa
- composite material
- antifriction
- ural
- antifriction composite
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к антифрикционным композитным материалам на основе термопластичных полимеров и может использоваться в различных отраслях промышленности при изготовлении высоконапряженных узлов трения, в частности элементов уплотнений шаровой судовой запорной арматуры.The invention relates to antifriction composites based on thermoplastic polymers and can be used in various industries in the manufacture of high-stress friction units, in particular, seal elements of ball marine shutoff valves.
Известны антифрикционные полимерные композиционные материалы на основе политетрафторэтилена (Машков Ю.К., Полещенко К.Н, Поворознюк С.Н., Орлов П.В. Трение и модифицирование материалов трибосистем. - М.: Наука, 2000. - 280 с.), содержащие в качестве компонентов порошки кокса (Ф4К20), дисульфида молибдена (Ф4М15), стекловолокно (Ф4С15), кокс и дисульфид молибдена (Ф4К15М5). Предел прочности этих материалов находится в диапазоне 11-16 МПа.Known antifriction polymer composite materials based on polytetrafluoroethylene (Mashkov Yu.K., Poleschenko K.N., Povoroznyuk S.N., Orlov P.V. Friction and modification of tribosystem materials. - M .: Nauka, 2000. - 280 p.) containing coke powders (Ф4К20), molybdenum disulfide (Ф4М15), fiberglass (Ф4С15), coke and molybdenum disulfide (Ф4К15М5) as components. The tensile strength of these materials is in the range of 11-16 MPa.
Известен антифрикционный композиционный материал (А.С.№1812190, МПК C08J 5/16), который содержит, мас.%: политетрафторэтилен 80-82; дисульфид молибдена 1-3; порошок оловянно-свинцовистой бронзы 5-12 и углеродный наполнитель 5-12. Углеродный наполнитель представляет собой углеродное волокно длиной 0,05-0,50 мм, полученное из выдержанного в течение не менее 48 часов в жидком фреоне карбонизированного углеволокнистого материала, высушенного и измельченного в присутствии порошка политетрафторэтилена до волокон указанной длины. Предел прочности этого материала при растяжении 22-24 МПа, скорость изнашивания при трении по стальному контртелу без смазки составляет 0,065-0,068 мг/ч при скорости скольжения 1 м/с, контактном давлении 3 МПа.Known anti-friction composite material (A.S. No. 1812190, IPC C08J 5/16), which contains, wt.%: Polytetrafluoroethylene 80-82; molybdenum disulfide 1-3; tin-lead bronze powder 5-12 and carbon filler 5-12. The carbon filler is a carbon fiber 0.05-0.50 mm long, obtained from carbonized carbon fiber material aged for at least 48 hours and dried and ground in the presence of polytetrafluoroethylene powder to fibers of the specified length. The tensile strength of this material is 22-24 MPa in tension, the wear rate during friction on a steel counterbody without lubrication is 0.065-0.068 mg / h at a sliding speed of 1 m / s, contact pressure 3 MPa.
Наиболее близким к заявляемому композитному материалу и принятый за прототип выбран материал Графелон-20М по ТУ 2224-026-21065073-2003, используемый в настоящее время в качестве материала уплотнения в узлах шаровой судовой арматуры. Графелон-20М представляет собой ароматический полиамид фенилон-С2 - 80% с армирующим наполнителем из измельченного волокна углеродной ткани марки ТГН-2М - 20%. Однако материал Графелон-20М имеет достаточно большое водопоглощение, приводящее к изменениям геометрических размеров запорного узла и недостаточно высокие физико-механические свойства.The closest to the claimed composite material and adopted for the prototype is the material Grafelon-20M according to TU 2224-026-21065073-2003, which is currently used as a seal material in the nodes of ball valves. Grafelon-20M is an aromatic polyamide phenylone-C2 - 80% with a reinforcing filler of crushed fiber of carbon fabric brand TGN-2M - 20%. However, the material Grafelon-20M has a sufficiently large water absorption, leading to changes in the geometric dimensions of the locking unit and insufficiently high physical and mechanical properties.
Задачей настоящего изобретения является создание антифрикционного материала, обеспечивающего несущую способность узла трения в диапазоне от 0,8 до 4,0 МПа при скорости скольжения от 12 м/с до 0,5 м/с, водопоглощение - не более 2%, прочность при сжатии не менее 250 МПа, разрушающее напряжение при статическом изгибе не менее 160 МПа, ударная вязкость - не менее 21 кДж/м2.The present invention is the creation of an antifriction material that provides the bearing capacity of the friction unit in the range from 0.8 to 4.0 MPa at a sliding speed of 12 m / s to 0.5 m / s, water absorption is not more than 2%, compressive strength not less than 250 MPa, tensile stress during static bending of not less than 160 MPa, impact strength - not less than 21 kJ / m 2 .
Техническим результатом изобретения, обеспечивающим решение поставленной задачи, является улучшение антифрикционных свойств композитного материала, в частности увеличение прочности при сжатии материала, разрушающего напряжения при изгибе, уменьшение коэффициента трения и водопоглощения.The technical result of the invention, which provides a solution to the problem, is to improve the antifriction properties of the composite material, in particular, increase the compressive strength of the material, breaking stress during bending, and reduce the coefficient of friction and water absorption.
Технический результат достигается за счет использования заявляемого изобретения - антифрикционного композитного материала, представляющего собой ароматический частично-кристаллический линейный полимер полиэфирэфиркетон (PEEK) 450PF с армирующим наполнителем из измельченного волокна углеродной ткани Урал Т-22 с химической обработкой ГОСТ 28005-88 (УТА).The technical result is achieved through the use of the claimed invention - an antifriction composite material, which is an aromatic partially crystalline linear polymer polyetheretherketone (PEEK) 450PF with a reinforcing filler of ground carbon fiber Ural T-22 with chemical treatment GOST 28005-88 (UTA).
Полиэфирэфиркетоны представляют собой ароматические полимеры (полиарилены), молекулярные цепи которых построены из фениленовых циклов, карбонильных групп и атомов кислорода (фиг.1)* (* Литература. 1. И.П.Лосев, Е.Б.Тростянская. Химия синтетических полимеров, издание третье, 1971 г. 2. A.X.Шаов, А.М.Хараев, А.К.Микитаев, А.З.Карданов, З.С.Хасбулатова. Пластические массы, 1990, №11. 3. И.А.Барвинский, И.Е.Барвинская. Справочник по литьевым термопластичным материалам).Polyetheretherketones are aromatic polymers (polyarylene), the molecular chains of which are built from phenylene rings, carbonyl groups and oxygen atoms (Fig. 1) * (* Literature. 1. I.P. Losev, E. B. Trostyanskaya. Chemistry of synthetic polymers, third edition, 1971. 2. AXShaov, A. M. Kharaev, A. K. Mikitaev, A. Z. Kardanov, Z. S. Khasbulatova Plastic masses, 1990, No. 11. 3. I. Barvinsky , I.E. Barvinskaya. Handbook of injection thermoplastic materials).
Антифрикционный композитный материал содержит следующее соотношение компонентов, мас.%: полиэфирэфиркетон (PEEK) 450PF с дисперсностью 95-110 мкм и насыпной плотностью 0,6 г/см3 - 65-70% и измельченная углеродная ткань Урал Т-22 (УТА) со следующими характеристиками: разрывная нагрузка - 1428 Н (по основе), 1071 Н (по утку) и с поверхностной плотностью 335 г/м2 - 30-35%.The antifriction composite material contains the following ratio of components, wt.%: Polyetheretherketone (PEEK) 450PF with a dispersion of 95-110 μm and a bulk density of 0.6 g / cm 3 - 65-70% and ground carbon fabric Ural T-22 (UTA) with the following characteristics: breaking load - 1428 N (base), 1071 N (weft) and with a surface density of 335 g / m 2 - 30-35%.
Для получения заявленного антифрикционного материала его компоненты смешивали в диспергаторе, таблетировали и сушили для удаления избыточной влаги при температуре не менее 120°С в течение 12 часов.To obtain the claimed anti-friction material, its components were mixed in a dispersant, tableted and dried to remove excess moisture at a temperature of at least 120 ° C for 12 hours.
Затем таблетированный антифрикционный материал из сушильного шкафа закладывали в пресс-форму, предварительно нагретую до 340°С.Then, the tabletted antifriction material from the oven was laid in a mold preheated to 340 ° C.
После закладки антифрикционного материала температуру пресс-формы увеличивали до 390-400°С без подачи давления, по достижении заданной температуры подавали давление, равное 20 кг/см2. Время выдержки составляло 10 минут на каждый 1 см3 получаемого изделия.After laying the anti-friction material, the mold temperature was increased to 390-400 ° C without applying pressure; upon reaching the set temperature, a pressure of 20 kg / cm 2 was applied. The exposure time was 10 minutes for each 1 cm 3 of the resulting product.
Предварительное охлаждение производили вместе с плитами пресса до температуры 340°С с поддержанием удерживающего давления (20 кг/см2), по достижении этой температуры давление увеличивали до 140 кг/см2 и поддерживали скорость охлаждения 1,5°С в минуту. После чего выполняли распрессовку на прессовом оборудовании.Pre-cooling was carried out together with the press plates to a temperature of 340 ° C while maintaining a holding pressure (20 kg / cm 2 ), when this temperature was reached, the pressure was increased to 140 kg / cm 2 and the cooling rate was maintained at 1.5 ° C per minute. After that, they were pressed on the press equipment.
Заявленный антифрикционный материал может быть использован при изготовлении высоконапряженных узлов трения различного назначения и формирования на его основе элементов уплотнений шаровой запорной арматуры с запрессовкой непосредственно в кольцевые полости металлических заготовок или без запрессовки методом горячего прессования материала.The claimed antifriction material can be used in the manufacture of highly stressed friction units for various purposes and the formation on its basis of sealing elements for ball valves with pressing directly into the annular cavities of metal billets or without pressing by hot pressing of the material.
Оценку свойств полученного антифрикционного композитного материала производили по следующим параметрам:The properties of the obtained antifriction composite material were evaluated according to the following parameters:
- плотность согласно ГОСТ 15139 определялась на образцах в форме прямого круглого цилиндра с диаметром 30 мм и высотой 50 мм весовым методом;- the density according to GOST 15139 was determined on the samples in the form of a straight round cylinder with a diameter of 30 mm and a height of 50 mm by the weight method;
- водопоглощение по ГОСТ 4650 определялось на образцах в виде параллелепипеда с квадратным основанием, сторона основания - 50 мм, высота - 3 мм;- water absorption according to GOST 4650 was determined on the samples in the form of a parallelepiped with a square base, the side of the base - 50 mm, height - 3 mm;
- разрушающее напряжение при сжатии ГОСТ 4651 определялось на образцах в виде параллелепипеда с квадратным основанием, сторона основания -10 мм, высота 15 мм;- destructive stress during compression GOST 4651 was determined on the samples in the form of a parallelepiped with a square base, the side of the base -10 mm, height 15 mm;
- разрушающее напряжение при изгибе ГОСТ 4648 определялось на образцах в форме бруска прямоугольного сечения толщиной 7±0,5 мм, шириной 10±0,5 мм и длиной 140±2 мм;- the breaking stress at bending GOST 4648 was determined on the samples in the form of a bar of rectangular cross section with a thickness of 7 ± 0.5 mm, a width of 10 ± 0.5 mm and a length of 140 ± 2 mm;
- твердость по ГОСТ 4670 определялась на образцах в виде параллелепипеда с квадратным основанием, сторона основания -140 мм, высота - 7 мм;- hardness according to GOST 4670 was determined on the samples in the form of a parallelepiped with a square base, the side of the base is -140 mm, height - 7 mm;
- ударная вязкость по ГОСТ 4647 определялась на образцах в форме бруска прямоугольного сечения, толщиной 4±0,2 мм, шириной 6±0,2 мм и длиной 50±1 мм.- impact strength according to GOST 4647 was determined on samples in the form of a bar of rectangular cross section, 4 ± 0.2 mm thick, 6 ± 0.2 mm wide and 50 ± 1 mm long.
Для проведения триботехнических испытаний были изготовлены образцы в виде дисков из антифрикционного материала диаметром 30 мм и толщиной 10 мм. В качестве контртел использовались ролики из стали 20Х13 диаметром 50 мм и толщиной 10 мм.For tribological tests, samples were made in the form of disks of antifriction material with a diameter of 30 mm and a thickness of 10 mm. As counters, we used 20X13 steel rollers with a diameter of 50 mm and a thickness of 10 mm.
Испытания проводились в чистой водопроводной воде, а также в агрессивной среде - синтетической морской воде, содержащей 7% механических примесей - глины с песком. Фракция песка - до 100 мкм.The tests were carried out in clean tap water, as well as in an aggressive environment - synthetic sea water containing 7% of mechanical impurities - clay with sand. Sand fraction - up to 100 microns.
Результаты испытаний полученного антифрикционного композитного материала, а также свойства прототипа указаны в сравнительной таблице.The test results of the obtained antifriction composite material, as well as the properties of the prototype are shown in the comparative table.
щение при 20°С, %Water absorption
reduction at 20 ° С,%
Из результатов испытаний видно, что полученный материал обеспечивает решение поставленной задачи.From the test results it is clear that the obtained material provides a solution to the problem.
Описание испытаний заявленного композитного материала дополнено следующими фотографиями:The test description of the claimed composite material is supplemented by the following photographs:
фиг.2 - экспериментальный образец материала в приспособлении универсальной испытательной машины ЦДМ-10;figure 2 - experimental sample of material in the fixture of the universal testing machine TsDM-10;
фиг.3 - экспериментальный образец материала на опорах универсальной испытательной машины ЦДМ-10;figure 3 - an experimental sample of the material on the supports of the universal testing machine TsDM-10;
фиг.4 - экспериментальный образец материала, установленный в ванну с СОЖ;figure 4 - experimental sample of material installed in the bath with coolant;
фиг.5 - универсальная машина трения 2070 СМТ-1.5 is a universal machine of friction 2070 SMT-1.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011112542/05A RU2463321C1 (en) | 2011-04-01 | 2011-04-01 | Antifriction composite material for making ship fittings |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011112542/05A RU2463321C1 (en) | 2011-04-01 | 2011-04-01 | Antifriction composite material for making ship fittings |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2463321C1 true RU2463321C1 (en) | 2012-10-10 |
Family
ID=47079521
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011112542/05A RU2463321C1 (en) | 2011-04-01 | 2011-04-01 | Antifriction composite material for making ship fittings |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2463321C1 (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2596820C1 (en) * | 2015-04-22 | 2016-09-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук (ИНЭОС РАН) | Lubricant composition |
RU2699609C1 (en) * | 2018-02-21 | 2019-09-06 | Николай Иванович Покотило | Method for applying antifriction material based on polyetheretherketone on steel substrate |
RU2743995C1 (en) * | 2020-03-16 | 2021-03-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Polymer composite based on carbon fiber-reinforced polyetheretherketone and method for its production |
RU2744404C1 (en) * | 2019-12-20 | 2021-03-09 | Сергей Васильевич Моторин | Composite polymer material based on polyarylene ether ketone |
RU2752625C1 (en) * | 2020-03-18 | 2021-07-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова» (КБГУ) | Polymer composite material based on polyesteresterketone and carbon fiber and a method for its production |
RU2752627C1 (en) * | 2020-03-16 | 2021-07-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова» (КБГУ) | Polymer composite based on polyesteresterketone and carbon fiber and a method for its production |
RU2769396C1 (en) * | 2020-11-19 | 2022-03-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Method of producing finishing agent, finished polyester-ether-ketone composite and method for production thereof |
RU2793888C1 (en) * | 2022-02-28 | 2023-04-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М.Бербекова" (КБГУ) | Polymer composite material based on polyetheretherketone and carbon fiber and a method for its production |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2186267C2 (en) * | 2000-05-17 | 2002-07-27 | Шорин Лев Александрович | Articulated bearing |
RU2376327C1 (en) * | 2008-04-01 | 2009-12-20 | Борис Моисеевич Гинзбург | Antifriction composite material |
-
2011
- 2011-04-01 RU RU2011112542/05A patent/RU2463321C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2186267C2 (en) * | 2000-05-17 | 2002-07-27 | Шорин Лев Александрович | Articulated bearing |
RU2376327C1 (en) * | 2008-04-01 | 2009-12-20 | Борис Моисеевич Гинзбург | Antifriction composite material |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2596820C1 (en) * | 2015-04-22 | 2016-09-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук (ИНЭОС РАН) | Lubricant composition |
RU2699609C1 (en) * | 2018-02-21 | 2019-09-06 | Николай Иванович Покотило | Method for applying antifriction material based on polyetheretherketone on steel substrate |
RU2744404C1 (en) * | 2019-12-20 | 2021-03-09 | Сергей Васильевич Моторин | Composite polymer material based on polyarylene ether ketone |
RU2743995C1 (en) * | 2020-03-16 | 2021-03-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Polymer composite based on carbon fiber-reinforced polyetheretherketone and method for its production |
RU2752627C1 (en) * | 2020-03-16 | 2021-07-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова» (КБГУ) | Polymer composite based on polyesteresterketone and carbon fiber and a method for its production |
RU2752625C1 (en) * | 2020-03-18 | 2021-07-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова» (КБГУ) | Polymer composite material based on polyesteresterketone and carbon fiber and a method for its production |
RU2769396C1 (en) * | 2020-11-19 | 2022-03-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Method of producing finishing agent, finished polyester-ether-ketone composite and method for production thereof |
RU2793888C1 (en) * | 2022-02-28 | 2023-04-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М.Бербекова" (КБГУ) | Polymer composite material based on polyetheretherketone and carbon fiber and a method for its production |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2463321C1 (en) | Antifriction composite material for making ship fittings | |
Vadivel et al. | Tribological behaviour of carbon filled hybrid UHMWPE composites in water | |
Wang et al. | Comparison of tribological behavior of nylon composites filled with zinc oxide particles and whiskers | |
US7314646B2 (en) | Low friction and low wear polymer/polymer composites | |
CN101184798A (en) | Resin compositions with a low coefficient of thermal expansion and articles therefrom | |
Lv et al. | Highly stable tribological performance and hydrophobicity of porous polyimide material filled with lubricants in a simulated space environment | |
Sun et al. | Experimental study on tribological properties of carbon/polytetrafluoroethylene hybrid fabric reinforced composite under heavy loads and oil lubrication | |
Tatsumi et al. | Mechanism of oil-lubrication of PEEK and its composites with steel counterparts | |
Ren et al. | Combined effect of air-plasma treatment and lubricant filling on the dry sliding wear behavior of hybrid PTFE/Nomex fabric/phenolic composite | |
Guo et al. | Tribological behavior of spun Kevlar fabric composites filled with fluorinated compounds | |
Li et al. | The research on the mechanical and tribological properties of carbon fiber and carbon nanotube‐filled PEEK composite | |
Tatsumi et al. | Effect of lubrication on friction and wear properties of PEEK with steel counterparts | |
Zhang et al. | Improving tribological performance of porous oil-impregnated GO/PA6 composites with double lubrication structure | |
Akiyama et al. | Polymer composites filled with RB ceramics particles as low friction and high wear resistant filler | |
Xu et al. | Tribological properties of PTFE-based fabric composites at cryogenic temperature | |
Trabelsi et al. | On the friction and wear behaviors of PTFE based composites filled with MoS 2 and/or bronze particles | |
Liu et al. | Enhancement on interlaminar shear strength and water‐lubricated tribological performance of high‐strength glass fabric/phenolic laminate by the incorporation of carbon nanotubes | |
Chand et al. | Development and sliding wear behaviour of milled carbon fibre reinforced epoxy gradient composites | |
Panin et al. | Mechanical and Tribological Characteristics of Nano-and Microcomposites with UHMWPE–PTFE polymer–polymer matrix | |
Li et al. | Effect of surface modification of Kevlar fibre on friction and wear properties of UHMWPE composites | |
Min et al. | Remarkable improvement of the wear resistance of poly (vinylidene difluoride) by incorporating polyimide powder and carbon nanofibers | |
Dhieb et al. | Degradation of carbon reinforced epoxy composites under sliding in ambient air | |
RU2554182C1 (en) | Antifriction composite material for friction bearings of ship shaft lines and propeller shafts | |
Karmanova et al. | The composition and technological aspects of obtaining water-swelling elastomeric materials | |
RU2552744C2 (en) | Basalt-fluoroplastic composite material for tribotechnical purposes |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130402 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20160327 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170402 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190201 |