RU2540572C2

RU2540572C2 - Anti-friction polymer composite

Info

Publication number: RU2540572C2
Application number: RU2013111445/05A
Authority: RU
Inventors: Владислав Борисович Юрханов; Евгений Геннадьевич Шаврин; Ирина Николаевна Дариенко; Павел Александрович Чистяков; Анна Анатольевна Матасова
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги"
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2015-02-10
Also published as: RU2013111445A

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention refers to anti-friction polymer composites and can be used for manufacturing pipe stocks for triangle sockets of a brake assembly of freight-car trucks. An antifriction polymer composition is made from a composition containing polyoximethyleme and modifying additives in the form of a powder mixture and superhigh-molecular polyethylene with molecular weight 4,500,000 standard units and "Ф4К15М5" fluoroplast in the following proportions, wt %: polyoxymethylene 96, modifying additives 4. A polymer base is presented by polyoxymethylene with a min. melt fluidity of not less than 2 g/10 min. The modifying additives are introduced into the polymer base when mixing the ingredients in a paddle-wheel agitator to prepare a homogenous mixture with passing the composite through a granulating machine.

EFFECT: increased physical-mechanical characteristics of the material providing stability to side edge cracking when sockets are in use, oil-stability, atmospheric stability, high wear resistance and low friction coefficient.

2 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области производства антифрикционных композиционных полимерных материалов и может быть использовано при изготовлении деталей узлов трения машин и агрегатов, в частности для изготовления трубных заготовок для втулок триангеля тормозной системы тележек грузового вагона.The invention relates to the production of antifriction composite polymer materials and can be used in the manufacture of parts of friction units of machines and assemblies, in particular for the manufacture of tube blanks for triangel bushings of the brake system of freight car bogies.

Втулка триангеля представляет собой полый цилиндр, который устанавливается в подвеске триангеля тормозной системы тележки грузового вагона и имеет антифрикционное назначение (патент РФ №2329175, опубл. 2008 г.).The sleeve of the triangel is a hollow cylinder that is installed in the suspension of the triangel of the brake system of the truck of the freight car and has an antifriction purpose (RF patent No. 2321975, publ. 2008).

В подвесках триангеля тормозной системы тележки грузового вагона применяются втулки, изготовленные из фенопласта марки У1-301-07.In the suspension brackets of the triangel of the brake system of a truck of a freight car, bushings are used made of phenol plastic brand U1-301-07.

Недостатком таких втулок, применяемых в подвесках триангеля тормозной системы, является то, что используемый материал обладает склонностью к растрескиванию, особенно в области внешних кромок, что снижает ресурс работы таких деталей. Кроме того, технология переработки фенопласта У1-301-07 прессованием имеет низкую производительность и высокую трудоемкость.The disadvantage of such bushings used in the suspension of the triangel of the brake system is that the material used has a tendency to crack, especially in the region of the outer edges, which reduces the service life of such parts. In addition, the technology of processing U1-301-07 phenolic by pressing has low productivity and high labor intensity.

Известны композиционные материалы для изготовления элементов узлов трения на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) и неорганических наполнителей различной химической природы (Сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности. И.Н. Андреева, Е.В. Веселовская, Е.И. Наливайко и др. - Л.: Химия, 1982. - 80 с.).Composite materials are known for the manufacture of elements of friction units based on ultrahigh molecular weight polyethylene (UHMWPE) and inorganic fillers of various chemical nature (ultrahigh molecular weight polyethylene of high density. I.N. Andreeva, E.V. Veselovskaya, E.I. Nalivaiko, etc. - L. : Chemistry, 1982.- 80 s.).

Однако эти материалы не обладают достаточной износостойкостью и характеризуются низкими прочностными характеристиками.However, these materials do not have sufficient wear resistance and are characterized by low strength characteristics.

Известен полимерный композиционный материал на основе высокомолекулярного полиэтилена, который может быть использован для изготовления элементов узлов трения с повышенной несущей способностью (втулки для подшипников скольжения, сепараторы подшипников качения) уплотнительных элементов пар вращательного и возвратно-поступательного перемещения. Композиция содержит высокомолекулярный полиэтилен и неорганический наполнитель. Неорганический наполнитель представляет собой синтетическую шпинель кобальта или меди, активированную в планетарной мельнице в течение 1-2 мин (патент РФ №2296139, опубл. 2007 г.).Known polymer composite material based on high molecular weight polyethylene, which can be used for the manufacture of elements of friction units with high bearing capacity (bushings for sliding bearings, rolling bearing cages) of the sealing elements of the pairs of rotational and reciprocating movements. The composition contains high molecular weight polyethylene and inorganic filler. The inorganic filler is a synthetic spinel of cobalt or copper, activated in a planetary mill for 1-2 minutes (RF patent No. 2296139, publ. 2007).

Известен полимерный материал, используемый для изготовления элементов узлов трения и состоящий из полиамида 6-блочного и модифицирующей ее углеродной добавки (патент РФ №2316571, опубл. 2008 г.).Known polymer material used for the manufacture of elements of friction units and consisting of 6-block polyamide and a carbon additive modifying it (RF patent No. 2316571, publ. 2008).

Материал предназначен для изготовления деталей с низким коэффициентом трения, к которым предъявляются повышенные требования по ударной и термической стойкости. Поэтому втулки из этого материала быстро и неравномерно истираются, теряют геометрические размеры и функциональность.The material is intended for the manufacture of parts with a low coefficient of friction, which are subject to increased requirements for impact and thermal resistance. Therefore, bushings made of this material are quickly and unevenly abraded, lose their geometric dimensions and functionality.

Технической задачей заявляемого изобретения является создание композиционного полимерного материала для последующего изготовления трубчатых заготовок методом экструзии для втулок подвески триангеля тормозной системы тележки грузового вагона, позволяющего при эксплуатации втулок исключить выкрашивание наполнителя (сухой смазки) и обладающего повышенными физико-механическими характеристиками, обеспечивающими стойкость к растрескиванию боковых кромок и увеличение срока службы детали.The technical task of the invention is the creation of a composite polymer material for the subsequent manufacture of tubular billets by extrusion for bushes of the suspension of the triangel of the brake system of the truck wagon, which allows the operation of the bushes to prevent chipping of the filler (dry lubricant) and with improved physical and mechanical characteristics that provide resistance to lateral cracking edges and longer component life.

Поставленная задача решается следующим образом.The problem is solved as follows.

Втулка триангеля тормозной системы тележки грузового вагона изготавливается из трубной заготовки, получаемой методом экструзии из композиционного полимерного материала на основе полиоксиметилена экструзионной марки с показателем текучести расплава не ниже 2 г/10 мин с введенной в нее модифицирующей порошкообразной добавкой в виде смеси из сверхвысокомолекулярного полиэтилена с молекулярной массой 4500000 у.е. и фторопластового материала марки Ф4К15М5 (по ТУ-6-05-1413-76), используемых в качестве сухой смазки и пластификатора.The triangel bushing of the brake system of a freight wagon truck is made of a tube billet obtained by extrusion from a composite polymer material based on polyoxymethylene of an extrusion grade with a melt flow rate of at least 2 g / 10 min with a modifying powder additive introduced into it in the form of a mixture of ultra-high molecular weight polyethylene with molecular weighing 4,500,000 cu and fluoroplastic material brand F4K15M5 (according to TU-6-05-1413-76) used as dry lubricant and plasticizer.

В качестве полимерной основы используют экструзионную марку полиоксиметилена с характеристиками, приведенными в таблице 1.As the polymer base using the extrusion grade of polyoxymethylene with the characteristics shown in table 1.

При получении композиционного полимерного материала используют следующее соотношение компонент, вес. %:Upon receipt of the composite polymer material using the following ratio of component, weight. %:

полиоксиметилен (ПОМ экструзионный)polyoxymethylene (POM extrusion) 9696 СВМПЭ (порошкообразный) (М.М. 4500000 у.е.)UHMWPE (powdered) (M.M. 4,500,000 cu) 22 фторопласт Ф4К15М5ftoroplast F4K15M5 22

Физико-механические характеристики предложенного композиционного материала приведены в таблице 2.Physico-mechanical characteristics of the proposed composite material are shown in table 2.

Вышеуказанные модифицирующие добавки в полимерную основу вводятся при смешении на лопастном смесителе до получения однородной смеси, далее полученная композиция пропускается через гранулятор.The above modifying additives in the polymer base are introduced by mixing on a paddle mixer until a homogeneous mixture is obtained, then the resulting composition is passed through a granulator.

Полученные гранулы композиционного полимерного материала далее используются для получения трубчатых заготовок методом экструзии.The obtained granules of the composite polymer material are then used to obtain tubular blanks by extrusion.

Использование предложенного композиционного полимерного материала с повышенными физико-механическими характеристиками обеспечивает увеличение срока службы детали, уменьшение времени цикла ее изготовления и снижение стоимости изготовления.The use of the proposed composite polymer material with improved physical and mechanical characteristics provides an increase in the service life of the part, a decrease in the cycle time of its manufacture and a decrease in the cost of manufacture.

Втулка, выполненная из трубной заготовки из предложенного материала, выдерживает температуры эксплуатации от -60°C до +105°C, при этом обладает хорошими маслостойкостью и атмосферостойкостью, высокой износостойкостью и низким коэффициентом трения.The sleeve, made of a tube billet from the proposed material, withstands operating temperatures from -60 ° C to + 105 ° C, while it has good oil and weather resistance, high wear resistance and a low coefficient of friction.

Claims

1. Antifriction composite polymer material for triangel bushings of the braking system of a freight car truck based on polyoxymethylene with a melt flow rate of at least 2 g / 10 min with modifying additives in the form of a powdered mixture of ultra high molecular weight polyethylene with a molecular weight of 4,500,000 cu and fluoroplastic brand F4K15M5 in the following ratio of components, weight. %:
polyoxymethylene 96 modifying additives four

2. The antifriction composite polymer material according to claim 1, characterized in that the modifying additives are introduced into the polymer base by mixing the components on a paddle mixer until a homogeneous mixture is obtained, followed by passing the composite mixture through a granulator.