RU2651546C1 - Method of manufacturing the slide bearing insert - Google Patents
Method of manufacturing the slide bearing insert Download PDFInfo
- Publication number
- RU2651546C1 RU2651546C1 RU2017145854A RU2017145854A RU2651546C1 RU 2651546 C1 RU2651546 C1 RU 2651546C1 RU 2017145854 A RU2017145854 A RU 2017145854A RU 2017145854 A RU2017145854 A RU 2017145854A RU 2651546 C1 RU2651546 C1 RU 2651546C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polytetrafluoroethylene
- low
- plastic
- pressure
- cylindrical elements
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 35
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims abstract description 35
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 32
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 15
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 239000003570 air Substances 0.000 abstract description 9
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 16
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 13
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 12
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 9
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 4
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- URXNVXOMQQCBHS-UHFFFAOYSA-N naphthalene;sodium Chemical compound [Na].C1=CC=CC2=CC=CC=C21 URXNVXOMQQCBHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 102220057728 rs151235720 Human genes 0.000 description 3
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 2
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004634 thermosetting polymer Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
- B29D33/00—Producing bushes for bearings
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M14/00—Graft polymerisation of monomers containing carbon-to-carbon unsaturated bonds on to fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials
- D06M14/18—Graft polymerisation of monomers containing carbon-to-carbon unsaturated bonds on to fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials using wave energy or particle radiation
- D06M14/26—Graft polymerisation of monomers containing carbon-to-carbon unsaturated bonds on to fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials using wave energy or particle radiation on to materials of synthetic origin
- D06M14/28—Graft polymerisation of monomers containing carbon-to-carbon unsaturated bonds on to fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials using wave energy or particle radiation on to materials of synthetic origin of macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, например к гидротурбиностроению, судостроению, в частности к узлам трения гидромашин, гребных валов, работающих при высоких нагрузках: больших удельных давлениях, скоростях скольжения без смазки и в водной среде.The invention relates to mechanical engineering, for example, to hydraulic turbine building, shipbuilding, in particular to friction units of hydraulic machines, propeller shafts operating at high loads: high specific pressures, sliding speeds without lubrication and in the aquatic environment.
Для обеспечения работоспособности высоконагруженных узлов трения в машиностроении узлы трения изготавливаются из высокопрочных материалов при одновременном снижении коэффициента трения за счет использования материалов с низким коэффициентом трения.To ensure the performance of highly loaded friction units in mechanical engineering, friction units are made of high-strength materials while reducing the friction coefficient through the use of materials with a low friction coefficient.
Известна антифрикционная наполненная композиция, содержащая армирующую ткань из углеродного волокна, термореактивное полимерное связующее на основе хлорсодержащей полиглицидиларилендиаминовой смолы и включения из политетрафторэтилена, размещенные в поверхностном слое композиции, которые предварительно активируют обработкой натрий-нафталиновым комплексом для улучшения адгезии (RU патент 2394850, C08J 5/16, C08L 63/00, 2008).Known antifriction filled composition containing a reinforcing fabric of carbon fiber, a thermosetting polymer binder based on chlorine-containing polyglycidylarylenediamine resin and inclusions of polytetrafluoroethylene placed in the surface layer of the composition, which are pre-activated by treatment with the sodium-naphthalene complex to improve adhesion (RU Patent 2394850, 16, C08L 63/00, 2008).
Недостатком данной композиции является использование неэкологичной хлорсодержащей полиглицидиларилендиаминовой смолы и применение для активации включений политетрафторэтилена натрий-нафталинового комплекса, вызывающего травление поверхности политетрафторэтилена и его деструкцию, которые приводят к снижению прочности материала. Процесс активации натрий-нафталиновым комплексом является экологически опасным, в нем используют металлический натрий, который взрывается при высокой влажности и соприкосновении с водой.The disadvantage of this composition is the use of non-environmentally friendly chlorine-containing polyglycidylarylenediamine resin and the use of sodium-naphthalene complex to activate polytetrafluoroethylene inclusions, which causes etching of the surface of polytetrafluoroethylene and its destruction, which lead to a decrease in the strength of the material. The activation process of the sodium-naphthalene complex is environmentally hazardous, it uses metallic sodium, which explodes in high humidity and in contact with water.
Известен способ изготовления вкладыша подшипника скольжения, включающий формирование на листе из политетрафторэтилена выступов, изготовление модели вкладыша, нанесение препрега углепластика на модель, прессование и отверждение в пресс-форме в нагретом состоянии и удаление внутреннего поверхностного слоя из политетрафторэтилена, причем выступы политетрафторэтилена формируют фрезерованием его поверхности в двух направлениях под углом 30-45° к оси ординат, совпадающей с направлением края листа, нанесение препрега углепластика на модель вкладыша осуществляют под углом, равным углу фрезерования, при этом используют углепластик, содержащий углеродную ткань и пропитывающую хлорсодержащую полиглицидиларилендиаминовую смолу (RU патент 2462625, F16C 33/04, F16C 33/14, 2010).A known method of manufacturing a plain bearing liner, including forming protrusions on a sheet of polytetrafluoroethylene, manufacturing a model of the liner, applying a carbon prepreg to the model, pressing and curing in the mold in a heated state, and removing the inner surface layer of polytetrafluoroethylene, the protrusions of polytetrafluoroethylene being formed by milling its surface in two directions at an angle of 30-45 ° to the ordinate axis, coinciding with the direction of the sheet edge, applying a carbon fiber prepreg to the model l the liner is carried out at an angle equal to the angle of milling, while using carbon fiber containing carbon fabric and impregnating chlorine-containing polyglycidylarylenediamine resin (RU patent 2462625, F16C 33/04, F16C 33/14, 2010).
Недостатком данного способа также является использование неэкологичной хлорсодержащей полиглицидиларилендиаминовой смолы, многоступенчатость процесса изготовления вкладыша, включающего изготовление модели вкладыша, нанесение препрега углепластика на модель, прессование и отверждение в пресс-форме в нагретом состоянии и удаление внутреннего поверхностного слоя из ПТФЭ, а также формирование выступов из ПТФЭ фрезерованием его поверхности в двух направлениях. Недостатком является также низкая адгезия политетрафторэтилена при прессовании с углепластиком, приводящая к снижению эксплуатационной надежности вкладыша подшипника скольжения.The disadvantage of this method is the use of non-environmentally friendly chlorine-containing polyglycidylarylenediamine resin, the multi-step process of manufacturing the liner, including the manufacture of the liner model, applying carbon fiber prepreg to the model, pressing and curing in the mold in the heated state and removing the inner surface layer from PTFE, as well as the formation of protrusions from PTFE PTFE by milling its surface in two directions. The disadvantage is also the low adhesion of polytetrafluoroethylene during pressing with carbon fiber, which leads to a decrease in the operational reliability of the plain bearing shell.
Известен способ активации поверхности политетрафторэтилена в низкотемпературной плазме пониженного давления различной частоты в атмосфере различных газов (Fluoroplastics. / Chapter 15. Ebnesajjad S. Surface Treatment of Polytetrafluoroethylene for Adhesion // NY.: William Andrew Publ. - 2015, V. 1, P. 314-335; Пискарев M.C., Гильман А.Б., Кечекьян A.C., Кузнецов А.А. Адгезионные свойства клеевых соединений пленок политетрафторэтилена, модифицированных в низкотемпературной плазме // Клеи, герметики, технологии. - 2016, №10, С. 15-17; Gilman А. В., Piskarev М. S., Yablokov М. Yu., Kuznetsov A. A. Surface Modification of Polyfluoroolefin Films by Glow Discharge // Russian Jour-nal of General Chemistry - 2015, V. 85, №5, P. 1302-1310; Гильман А.Б., Пискарев M.C., Яблоков М.Ю., Кечекьян А.С., Кузнецов А.А. Адгезионные свойства пленок полифторолефинов, модифицированных в разряде постоянного тока // Клеи, герметики, технологии. - 2014, №1, С. 14-17; Пискарев М.С., Гильман А.Б., Шмакова Н.А., Кузнецов А.А. Воздействие разряда постоянного тока на пленки политетрафторэтилена // Химия высоких энергий. - 2008, Т. 42, №2, с. 169-172; US Patent 6573311, C08F 2/46, C08J 3/28, 2003). Этот способ позволяет существенно улучшить адгезионные, фрикционные и контактные свойства политетрафторэтилена без снижения его механических характеристик.A known method of activating the surface of polytetrafluoroethylene in low-temperature low-pressure plasma of various frequencies in the atmosphere of various gases (Fluoroplastics. / Chapter 15. Ebnesajjad S. Surface Treatment of Polytetrafluoroethylene for Adhesion // NY .: William Andrew Publ. - 2015, V. 1, P. 314-335; Piskarev MC, Gilman AB, Kechechyan AC, Kuznetsov AA Adhesive properties of adhesive compounds of polytetrafluoroethylene films modified in low-temperature plasma // Adhesives, sealants, technologies. - 2016, No. 10, P. 15- 17; Gilman A.V., Piskarev M.S., Yablokov M. Yu., Kuznetsov AA Surface Modification of Polyfluoroolefin Films by Glow Discharge // Russian Journal of Gene ral Chemistry - 2015, V. 85, No. 5, P. 1302-1310; Gilman AB, Piskarev MC, Yablokov M.Yu., Kechekyan AS, Kuznetsov AA Adhesion properties of modified polyfluoroolefin films in a direct current discharge // Glues, sealants, technologies. - 2014, No. 1, P. 14-17; Piskarev M.S., Gilman A.B., Shmakova N.A., Kuznetsov A.A. The effect of a direct current discharge on polytetrafluoroethylene films // Chemistry of high energies. - 2008, T. 42, No. 2, p. 169-172; US Patent 6573311, C08F 2/46, C08J 3/28, 2003). This method can significantly improve the adhesion, friction and contact properties of polytetrafluoroethylene without reducing its mechanical characteristics.
Известен также способ улучшения адгезионных свойств полимерных материалов обработкой в течение заданного промежутка времени при атмосферном давлении плазмой тлеющего разряда, генерируемой усилителем высокой частоты с напряжением 1-5 кВ при частоте 1-100 кГц [Патент РФ №2154363, 2000 г., МПК Н05Н 1/24]. Такой способ позволяет модифицировать поверхность таких полимерных материалов, как полипропилен, полиэтилентерефталат и др., что касается модификации таким способом политетрафторэтилена, способ не позволяет получить значимый результат.There is also a method of improving the adhesion properties of polymeric materials by treatment for a specified period of time at atmospheric pressure with a glow discharge plasma generated by a high-frequency amplifier with a voltage of 1-5 kV at a frequency of 1-100 kHz [RF Patent No. 2154363, 2000, IPC Н05Н 1 / 24]. This method allows you to modify the surface of such polymeric materials as polypropylene, polyethylene terephthalate, etc., as for the modification of polytetrafluoroethylene in this way, the method does not allow to obtain a significant result.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному объекту является вкладыш подшипника скольжения (RU патент 2321782, F16C 33/04 B29D 31/02, 2007; Вкладыш подшипника скольжения и способ его изготовления), выполненный из армированного волокном эпоксидного пластика с заформованной в него специальной системой фторопластовых цилиндрических элементов, и способ его получения.The closest in technical essence to the claimed object is a plain bearing shell (RU patent 2321782, F16C 33/04 B29D 31/02, 2007; plain bearing shell and method of manufacture) made of fiber reinforced epoxy plastic with a special fluoroplastic system molded into it cylindrical elements, and method for its production.
Основным недостатком вкладыша подшипника скольжения по данному патенту является недостаточная адгезия между армированным волокном эпоксидным пластиком и заформованной в него специальной системой фторопластовых цилиндрических элементов, закрепленных в пластике с помощью надрезов и изгиба в массиве пластика.The main disadvantage of the plain bearing liner according to this patent is the insufficient adhesion between the fiber reinforced epoxy plastic and the special system of fluoroplastic cylindrical elements molded into it, fixed in plastic by means of notches and bending in the plastic mass.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение нагрузочной способности и надежности вкладыша высоконагруженного подшипника скольжения за счет упрочнения соединения высокопрочного эпоксидного углепластика с заформованной в него системой элементов из политетрафторэтилена, обладающего повышенной адгезионной способностью в результате обработки политетрафторэтилена в низкотемпературной плазме пониженного давления высокой частоты в атмосфере различных рабочих газов.The technical problem to which the invention is directed is to increase the load capacity and reliability of a highly loaded plain bearing shell due to hardening the connection of high-strength epoxy carbon fiber with a molded system of elements made of polytetrafluoroethylene having increased adhesive ability as a result of processing polytetrafluoroethylene in low-temperature low-pressure plasma of high frequency in the atmosphere of various working gases.
Поставленная задача решается тем, что система цилиндрических антифрикционных элементов из политетрафторэтилена предварительно подвергается воздействию низкотемпературной плазмы пониженного давления высокой частоты (40 кГц-13.56 МГц) в атмосфере рабочего газа, выбранного из ряда: фильтрованный воздух, аргон или азот, при давлении в рабочей камере от 5 до 100 Па, потоке рабочего газа от 7 до 125 см3/мин, мощности разряда от 100 до 800 Вт и времени обработки от 20 до 300 с. В результате обработки в низкотемпературной плазме многократно увеличивается адгезия между системой цилиндрических антифрикционных элементов из политетрафторэтилена и высокопрочным эпоксидным углепластиком. Измерения силы отрыва (Fотp) обработанных в плазме фторопластовых пластин размером 25×100 мм от эпоксидного углепластика под углом 90° показали, что величина Fотp возрастает по сравнению с величиной для необработанного ПТФЭ от 0.7 Н до 4.8-7 Н в зависимости от режима обработки в низкотемпературной плазме. Полученный эффект сохраняется на уровне не менее 80% от достигнутого после обработки в течение 3 месяцев хранения обработанных пластин на воздухе при комнатных условиях перед их использованием во вкладыше подшипника.The problem is solved in that the system of cylindrical antifriction elements made of polytetrafluoroethylene is preliminarily exposed to low-temperature plasma of low pressure of high frequency (40 kHz-13.56 MHz) in a working gas atmosphere selected from the following: filtered air, argon or nitrogen, at a pressure in the working chamber of 5 to 100 Pa, working gas flow from 7 to 125 cm 3 / min, discharge power from 100 to 800 W and processing time from 20 to 300 s. As a result of processing in a low-temperature plasma, the adhesion between the system of cylindrical antifriction elements made of polytetrafluoroethylene and high-strength epoxy carbon fiber reinforced plastic increases many times. Measurements of the separation force (F otp ) of plasma-treated fluoroplastic plates 25 × 100 mm in size from epoxy carbon fiber at an angle of 90 ° showed that the value of F otp increases compared with the value for untreated PTFE from 0.7 N to 4.8-7 N, depending on the mode processing in low temperature plasma. The obtained effect remains at the level of not less than 80% of the achieved after processing for 3 months storage of the treated plates in air under room conditions before using them in the bearing shell.
Повышение эксплуатационной надежности вкладыша подшипника скольжения обеспечивается путем более надежного закрепления цилиндрических элементов антифрикционного слоя из политетрафторэтилена, предварительно подвергнутых воздействию низкотемпературной плазмы пониженного давления высокой частоты в атмосфере различных газов, за счет многократного увеличения адгезии политетрафторэтилена к эпоксидному связующему, что позволяет обеспечить монолитность композита и способствует невыпадению фторопластовых цилиндрических элементов. Так, прочность при сжатии образцов 20×20×7 мм без модификации фторопласта не превышает 200 МПа, а после модификации по данному способу достигает 350 МПа.Improving the operational reliability of the plain bearing shell is ensured by more reliable fixing of the cylindrical elements of the antifriction layer of polytetrafluoroethylene, previously subjected to low-temperature plasma of low pressure of high frequency in the atmosphere of various gases, due to the multiple increase in the adhesion of polytetrafluoroethylene to the epoxy binder, which ensures the solidity of the composite and contributes to non-dropout fluoroplastic cylindrical elements. Thus, the compressive strength of
Отличительными признаками способа изготовления вкладыша подшипника скольжения являются:Distinctive features of a method of manufacturing a plain bearing shell are:
- предварительная модификация поверхности системы цилиндрических элементов из политетрафторэтилена обработкой в низкотемпературной плазме тлеющего разряда пониженного давления высокой частоты;- preliminary modification of the surface of the system of cylindrical elements of polytetrafluoroethylene by treatment in a low-temperature plasma of a glow discharge of a low pressure of high frequency;
- рабочие параметры для модификации поверхности политетрафторэтилена: давление в рабочей камере 5-10 Па, мощность разряда от 100 до 800 Вт при частоте разряда от 40 кГц до 13,56 МГц, времени отработки 25÷300 с;- operating parameters for surface modification of polytetrafluoroethylene: pressure in the working chamber 5-10 Pa, discharge power from 100 to 800 W at a discharge frequency from 40 kHz to 13.56 MHz, working time 25 ÷ 300 s;
- применяемые газы: фильтрованный воздух, аргон или азот.- applied gases: filtered air, argon or nitrogen.
Подобное техническое решение, состоящее в предварительном воздействии низкотемпературной плазмы пониженного давления высокой частоты в атмосфере различных газов на элементы подшипника из политетрафторэтилена, не использовалось ранее при изготовлении вкладышей подшипников скольжения, что характеризует соответствие предложенного технического решения критерию «новизна».A similar technical solution, consisting in the preliminary exposure of low-temperature high-pressure low-pressure plasma in the atmosphere of various gases to bearing elements made of polytetrafluoroethylene, has not been previously used in the manufacture of plain bearings, which characterizes the conformity of the proposed technical solution with the criterion of "novelty."
Единая совокупность предложенного технического решения с общими известными обеспечивает решение поставленной задачи и характеризует предложенное техническое решение существенными отличиями по сравнению с известным уровнем техники и аналогами. Данное техническое решение является результатом НИОКР по повышению надежности и нагрузочной способности подшипников скольжения гидротурбин, по повышению технологичности их изготовления. Решение неочевидно, что свидетельствует о его соответствии критерию «изобретательский уровень».A single set of the proposed technical solution with common known provides a solution to the problem and characterizes the proposed technical solution with significant differences compared with the prior art and analogues. This technical solution is the result of R&D to increase the reliability and load capacity of sliding bearings of hydraulic turbines, to improve the manufacturability of their manufacture. The solution is not obvious, which indicates its compliance with the criterion of "inventive step".
Сущность изобретения поясняется примерами получения положительного эффекта и графиками оптимизации параметров поверхностей модификации политетрафторэтилена, где на фиг. 1 изображена экспериментальная зависимость прочности при отслаивании от времени отработки в плазме, на фиг. 2 - зависимость прочности при отслаивании от мощности разряда, на фиг. 3 - зависимость прочности при отслаивании от давления в камере.The invention is illustrated by examples of obtaining a positive effect and graphs of optimization of surface parameters of the modification of polytetrafluoroethylene, where in FIG. 1 shows the experimental dependence of the peeling strength on the time spent in the plasma; FIG. 2 - dependence of peeling strength on the discharge power, in FIG. 3 - dependence of peeling strength on pressure in the chamber.
Для подтверждения положительного эффекта, выраженного в увеличении силы отслаивания пластины из ПТФЭ, обработанной в плазме, от эпоксидного связующего, позволяющей увеличить долговечность работы подшипника, его надежность и нагрузочную способность, приведены примеры увеличения адгезионной прочности в системе «ПТФЭ-эпоксидная смола» согласно приведенной ниже методике.To confirm the positive effect, expressed in the increase in the peeling force of a plasma-coated PTFE plate from an epoxy binder, which allows to increase the bearing life, reliability and load capacity, examples of increasing the adhesion strength in the PTFE-epoxy resin system are given according to the following methodology.
Описание методикиDescription of the technique
Примеры 1-3 даны на граничные условия обработки в плазме, указанные в формуле, и оптимальные условия для рабочего газа фильтрованного воздуха.Examples 1-3 are given for the boundary plasma processing conditions indicated in the formula and the optimal conditions for the working gas of filtered air.
Примеры 4 и 5 даны на оптимальные условия для рабочих газов азот и аргон.Examples 4 and 5 are given for optimal conditions for working gases nitrogen and argon.
Пример 1. Фторопластовую пластину с цилиндрическими выступающими элементами обрабатывают в низкотемпературной плазме в атмосфере рабочего газа фильтрованного воздуха при частоте тока 40 кГц, мощности разряда 800 Вт; времени обработки - 300 с; давлении в рабочей камере 100 Па; расходе рабочего газа 125 см3/мин. Обработка в плазме приводит к повышению силы отрыва фторопластовой пластины шириной 25 мм от эпоксидного углепластика под углом 90° с 0,7 Н до 4,8 Н.Example 1. A fluoroplastic plate with cylindrical protruding elements is treated in a low-temperature plasma in a working gas atmosphere of filtered air at a current frequency of 40 kHz, discharge power 800 W; processing time - 300 s; the pressure in the working chamber is 100 Pa; working gas flow rate 125 cm 3 / min. Processing in a plasma leads to an increase in the separation force of a fluoroplastic plate 25 mm wide from epoxy carbon fiber at an angle of 90 ° from 0.7 N to 4.8 N.
Пример 2. Фторопластовую пластину с цилиндрическими выступающими элементами обрабатывают в низкотемпературной плазме в атмосфере рабочего газа фильтрованного воздуха при частоте тока 13.56 МГц, мощности разряда 100 Вт; времени обработки 20 с; давлении в рабочей камере 3 Па; расходе рабочего газа 7 см3/мин. Обработка в плазме приводит к повышению силы отрыва фторопластовой пластины от эпоксидного углепластика под углом 90° с 0.7 Н до 4.8 Н.Example 2. A fluoroplastic plate with cylindrical protruding elements is treated in a low-temperature plasma in a working gas atmosphere of filtered air at a current frequency of 13.56 MHz, discharge power 100 W; processing time 20 s; pressure in the working chamber 3 Pa; working gas flow rate 7 cm 3 / min. Processing in plasma leads to an increase in the separation force of the fluoroplastic plate from the epoxy carbon fiber at an angle of 90 ° from 0.7 N to 4.8 N.
Пример 3. Фторопластовую пластину с цилиндрическими выступающими элементами обрабатывают в низкотемпературной плазме в атмосфере рабочего газа фильтрованного воздуха при частоте тока 40 кГц, мощности разряда 200 Вт; времени обработки 60 с; давлении в рабочей камере 40 Па; расходе рабочего газа 70 см3/мин. Обработка в плазме приводит к повышению силы отрыва фторопластовой пластины от эпоксидного углепластика под углом 90° с 0.7 Н до 7.0 Н.Example 3. A fluoroplastic plate with cylindrical protruding elements is treated in a low-temperature plasma in a working gas atmosphere of filtered air at a current frequency of 40 kHz, a discharge power of 200 W; processing time 60 s; the pressure in the working chamber is 40 Pa; working gas flow rate 70 cm 3 / min. Processing in plasma leads to an increase in the separation force of the fluoroplastic plate from the epoxy carbon fiber at an angle of 90 ° from 0.7 N to 7.0 N.
Пример 4. Фторопластовую пластину с цилиндрическими выступающими элементами обрабатывают в низкотемпературной плазме в атмосфере рабочего газа азота при частоте тока 40 кГц, мощности разряда 200 Вт; времени обработки 60 с; давлении в рабочей камере 40 Па; расходе рабочего газа 70 см3/мин. Обработка в плазме приводит к повышению силы отрыва фторопластовой пластины от эпоксидного углепластика под углом 90° с 0.7 Н до 7.0 Н.Example 4. A fluoroplastic plate with cylindrical protruding elements is treated in a low-temperature plasma in an atmosphere of a working nitrogen gas at a current frequency of 40 kHz, a discharge power of 200 W; processing time 60 s; the pressure in the working chamber is 40 Pa; working gas flow rate 70 cm 3 / min. Processing in plasma leads to an increase in the separation force of the fluoroplastic plate from the epoxy carbon fiber at an angle of 90 ° from 0.7 N to 7.0 N.
Пример 5. Фторопластовую пластину с цилиндрическими выступающими элементами обрабатывают в низкотемпературной плазме в атмосфере рабочего газа аргона при частоте тока 40 кГц, мощности разряда 200 Вт; времени обработки 60 с; давлении в рабочей камере 40 Па; расходе рабочего газа 70 см3/мин. Обработка в плазме приводит к повышению силы отрыва фторопластовой пластины от эпоксидного углепластика под углом 90° с 0.7 Н до 7.0 Н.Example 5. A fluoroplastic plate with cylindrical protruding elements is treated in a low-temperature plasma in an atmosphere of argon working gas at a current frequency of 40 kHz, a discharge power of 200 W; processing time 60 s; the pressure in the working chamber is 40 Pa; working gas flow rate 70 cm 3 / min. Processing in plasma leads to an increase in the separation force of the fluoroplastic plate from the epoxy carbon fiber at an angle of 90 ° from 0.7 N to 7.0 N.
Графические зависимости экспериментальных данных на фиг. 1, 2 и 3 показывают оптимальные режимы обработки системы цилиндрических элементов из политетрафторэтилена в низкотемпературной плазме тлеющего разряда пониженного давления высокой частоты в рабочей камере:Graphical dependencies of the experimental data in FIG. 1, 2 and 3 show the optimal processing conditions for a system of cylindrical elements made of polytetrafluoroethylene in a low-temperature plasma of a glow discharge of low pressure of high frequency in the working chamber:
- давление в рабочей камере 5-400 Па;- pressure in the working chamber 5-400 Pa;
- мощность разряда от 100 до 800 Вт при частоте разряда от 40 кГц до 13,56 МГц;- discharge power from 100 to 800 W at a discharge frequency from 40 kHz to 13.56 MHz;
- время обработки - 25÷300 с. - processing time - 25 ÷ 300 s.
При давлении в камере ниже 5 Па процесс модифицирования нестабилен, при мощности разряда более 800 Вт происходит травление, очистка поверхности системы элементов из политетрафторэтилена без увеличения прочности при отслаивании. Расход рабочей среды от 7 до 125 см3/мин установлен из условия обеспечения стабильности режима обработки (минимум) и отсутствия дальнейшего положительного эффекта от модификации при значениях расхода рабочей среды свыше 125 см3/мин.At a pressure in the chamber below 5 Pa, the modification process is unstable; at a discharge power of more than 800 W, etching occurs, and the surface of the system of polytetrafluoroethylene elements is cleaned without increasing peeling strength. The flow rate of the working medium from 7 to 125 cm 3 / min is established from the condition of ensuring the stability of the processing mode (minimum) and the absence of further positive effect from the modification when the flow rates of the working medium are more than 125 cm 3 / min.
Частота высокочастотного разряда - 40 кГц, 13,56 МГц - определена используемым наиболее эффективным промышленным оборудованием. Выбор рабочего газа осуществлен из возможности осуществления обработки плазмой в камере с получением положительного результата - фильтрованный воздух, аргон, азот.The frequency of the high-frequency discharge - 40 kHz, 13.56 MHz - is determined by the most efficient industrial equipment used. The choice of working gas is made from the possibility of plasma treatment in the chamber with a positive result - filtered air, argon, nitrogen.
Новое техническое решение - способ изготовления вкладыша подшипника скольжения - воспроизводимо промышленностью и востребовано при производстве подшипников скольжения гидротурбин, гидромашин и насосов, гребных валов.A new technical solution - a method of manufacturing a plain bearing shell - is reproducible by industry and is in demand in the production of plain bearings of hydraulic turbines, hydraulic machines and pumps, and propeller shafts.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017145854A RU2651546C1 (en) | 2017-12-25 | 2017-12-25 | Method of manufacturing the slide bearing insert |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017145854A RU2651546C1 (en) | 2017-12-25 | 2017-12-25 | Method of manufacturing the slide bearing insert |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2651546C1 true RU2651546C1 (en) | 2018-04-20 |
Family
ID=61976868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017145854A RU2651546C1 (en) | 2017-12-25 | 2017-12-25 | Method of manufacturing the slide bearing insert |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2651546C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2154363C2 (en) * | 1993-05-28 | 2000-08-10 | ДЗЕ ЮНИВЕРСИТИ ОФ ТЕННЕССИ Рисеч Корпорейшн | Sheet material, process of improvement of characteristics of surface of sheet material, process of generation of plasma of glow discharge and device to initiate plasma of glow discharge |
| US6573311B1 (en) * | 1999-09-22 | 2003-06-03 | Atrium Medical Corporation | Method for treating polymer materials and products produced therefrom |
| RU2321782C1 (en) * | 2007-02-05 | 2008-04-10 | Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения | Insert for plain bearing and method of its making |
| RU2600969C1 (en) * | 2015-07-27 | 2016-10-27 | Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения | Sliding bearing insert and preparation method thereof |
-
2017
- 2017-12-25 RU RU2017145854A patent/RU2651546C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2154363C2 (en) * | 1993-05-28 | 2000-08-10 | ДЗЕ ЮНИВЕРСИТИ ОФ ТЕННЕССИ Рисеч Корпорейшн | Sheet material, process of improvement of characteristics of surface of sheet material, process of generation of plasma of glow discharge and device to initiate plasma of glow discharge |
| US6573311B1 (en) * | 1999-09-22 | 2003-06-03 | Atrium Medical Corporation | Method for treating polymer materials and products produced therefrom |
| RU2321782C1 (en) * | 2007-02-05 | 2008-04-10 | Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения | Insert for plain bearing and method of its making |
| RU2600969C1 (en) * | 2015-07-27 | 2016-10-27 | Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения | Sliding bearing insert and preparation method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2199554C2 (en) | Method for manufacture of slider bearings | |
| EP1881028B1 (en) | Crosslinkable polytetrafluoroethylene composition, cross- linked polytetrafluoroethylene powder, polytetrafluoro- ethylene moldings, resin blend compositions, and resin blend moldings | |
| JP2005307206A (en) | Polytetrafluoroethylene composite | |
| Liu et al. | Effects of argon plasma treatment on the interfacial adhesion of PBO fiber/bismaleimide composite and aging behaviors | |
| US20070092731A1 (en) | Electron beam curing in a composite having a flow resistant adhesive layer | |
| CA2251856C (en) | Partial arc bearing assembly and method of making the same | |
| US20070095790A1 (en) | Surface bonding in halogenated polymeric components | |
| CA2509714A1 (en) | Branched chain fluoropolymers | |
| RU2651546C1 (en) | Method of manufacturing the slide bearing insert | |
| JP7007837B2 (en) | Submersible sliding member composition and method for manufacturing underwater sliding member | |
| JP2014046673A (en) | Slide member | |
| KR20180107254A (en) | Method for bonding an adhesive silicone material to a fluoropolymer film using corona treatment | |
| Yáñez-Pacios et al. | Improved Surface and Adhesion Properties of Wood-Polyethylene Composite by Treatment with Argon–Oxygen Low Pressure Plasma | |
| Brewis et al. | Adhesion to fluoropolymers | |
| TWI598905B (en) | Electric double layer capacitor electrode film and manufacturing method thereof | |
| US6238093B1 (en) | Partial arc bearing assembly and method of making the same | |
| CN112703103B (en) | Peelable gasket with increased strength | |
| JP2003261698A (en) | Method for modifying surface | |
| JP2000034467A (en) | Joint sheet-forming composition, joint sheet and its preparation | |
| JP2012043535A (en) | Electric wire cable | |
| WO2019021642A1 (en) | Elastic roller, nip roller, and conveying device | |
| EP1860140A1 (en) | Multilayered product and method for its production | |
| JP2005066914A (en) | Resin composite and its manufacturing method | |
| Gedan-Smolka et al. | Formulation and Characterization of PAI-PTFE-cg Antifriction Coatings | |
| RU2582695C1 (en) | Method of producing heat-resistant anti-friction coatings |