SU1097656A1 - Антифрикционный самосмазывающийс материал - Google Patents

Abstract

АНТИФРИКЦИОННЫЙ САМОСМАЗЫВАЮЩИЙСЯ МАТЕРИАЛ, содержащий графит , олово и медь, отличаю- i щ и и с   тем, что, с целью повышени  герметичности, ударной в зкости и снижени  коэффициента трени  и износа,материал дополнительно содержит графитированный пековый кокс и сурьму при следующем соотношении компонентов, мас.%: Графитированный пековый кокс1-5 Сурьма3-6 Олово30-37 Медь1-3 Графит О тгшьное

Description

СО

Ч

9: СП

CF

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано дл  изготовлени  торцовых у-плотнений валов жидкостных насосов различного типа.

Известен антифрикционный самосмазывающийс  материал на основе искусственного графита (60-80 мас.% и металлической составл ющей --сурьмы (20 - 40 мас.%) l .

Данный материал, облада  достатоной стойкостью в химически активных средах, имеет недостаточно высокие механическую прочность и износостойкость , а также повышенную газопроницаемость .

Наиболее близок к предлагаемому антифрикционный самосмазывающийс  материал следующего состава, мас.%:

15-16

Графит

10-12 Свинец 9-10 Олово Остальное Медь

Состав получают прессованием смеси порс нков исходных компонентов под давлением 6 - 6,5 т/см и спекают при и выдержке 1ч 23 .

Недостатком известного материала  вл етс  повышенна  пористость, котора  неизбежна при спекании порошков и не позвол ет обеспечить полной герметичности материала, что при эксплуатации его в качестве торцовых уплотнений жидкостных насосов ведет к недопустимым протечкам .

В результате того, что в составе имеетс  недостаточное количество графита., материал имеет низкую смазывающую способность и высокий коэффициент трени , что вызывает повышенный износ контрпары. Кроме того, этот материал имеет низкую ударную в зкость (0,05 - 0,07 кгм/см), что преп тствует нормальной работе антифрикционных деталей при.вибрации, ударных нагрузках и высоких удельных нагрузках, т.е. в услови х, которые реализуютс  при эксплуатации торцовых уплотнений валов жидкостных насосов.

Цель изобретени  - повышение герметичности и ударной в зкости, а также снижение коэффициента трени  и износа.

;

Поставленна  цель достигаетс  тем, что антифрикционный самосмазываюашйс  материал, содержащий графит , олово и медь, дополнительно содержит графитированный пековый кокс и сурьму при следующем соотноении , компонентов, мас.%:

Графитированный пековый кокс Сурьма .Олово

Медь

1-3 Графит Остальное

Дл  торцовых уплотнений сальников, предназначенных дл  валов большого 5 диаметра (500 - 700 мм), графитова  основа композиционного металлографитового материала изготавливаетс  из зерна прокаленного нефт ного кокса , и кгадего величину и .соотношение

0 фракций, заранее определенных технологическим процессом. Причем зернистость и соотнс аение зерновых фрак . ций имеют довольно узкие пределы. При отклонени х от требуемой зер5 нистости, происходит растрескивание заготовок.

Дл  изготовлени  графитовых заготовок диаметром более 400 мм используютс  крупное зерно размерами 1,2 - 2,3 мм. Использование такого

зерна приводит к образованию большого количества крупных пор, из которых сплав просто вытекает при выемке заготовок после пропитки вследствие малой силы поверхност5 ного нат жени . Оставшиес  непропитанными пустоты в материале уменьшают его герметичность и ударную в зкость, что, в свою очередь, вызывает п отечки воды сквозь тело

0 материала и снижение удельных нагрузок эксплуатации. Чтобы избежать этих нежелательных  влений в пористую структуру графитовой заготовки ввод т графитированный пековый кокс,

5 что приводит к уменыаению диаметра пор и их количества. Последуклца  металлопропитка создает полностью герметичный материал с высокой прочностью и низким коэффициентом трени .

0 Количество вводимого пекового кокса должно быть в пределах 1-5 мас.%. Меньшее количество пекового кокса не вли ет на уменьшение пористости, а большее может привести к закупорке каналов, соедин ющих поры, и вследствие этого к невозможности пропитки металлом.

Процентное, содержание олова, сурьма и меди выбираетс  таким образом , чтобы в сплаве образойывались интерметаллические соединени 

SbSn и CugSn, имеющие более высЬкую твердость, чем пластична  осно.ва из олова. Вкраплени  кристаллов этих интерметаллидов в сплаве преп тству5 ют его быстрому изнойу. При содержании сурьмы меньше 3,0 мас.%, меди менее 1 мас.%, а олова более .37 мас.%, указанных интерметаллических соединений образовываетс  мень0 4IS и материал подвергаетс  при эксплуатсщии . недопустимо износу.

При содержании сурьмы более 6,.О мас.%, меди более 3 мас.%, а олова менее 30 мас.% интерметаллидов

5 образовываетс  больше норлы, материал становитс  более т,вердым и вызывает повышенный износ контрпары, что т акжё н ежел ат ель н о .

Известный материал 2 , металлическа  составл юща  которого имеет основой: медь, а.добавками олово и свинец, обладает низкой ударной в зкостью. Соотношение металлов в неталлической составл ющей предлагаемого антифрикционного материала, когда олово  вл етс  основой, а медь и сурьма добавками, позвол ет получить материал с высокой ударной в зкостью, вследствие высокой природной пластичности олова. При содержании сурьмы более 6 мас.%,. а меди более 3 мас.%. повышаетс  содер жание хрупких компонентов, что приводит к общему охрупчиванию металлической составл ющей, а значит, и к снижению ударной в зкости. При меньшем содержании добавок, т.е. ког да сурьмы меньше 3 мас.%, а меди менее 1 мас.%, пластичность, а вместе с ней и ударна  в зкость увеличиваютс , но тогда возможен недопустимо высокий износ.

Пример 1. Дл  получени  . антифрикционного самоСмазывакщегос  материала сначала готов т графитовук основу. Дл  этого берут шихту прокаленного нефт ного кокса марки КНПС со следующей зернистостью:

Содержание в шихте, мас.1

46 22 18 14

Затем ее смешивают с каменноугольным среднетемпературным электродным пеком марки А в массовом соотношении 0,79 : 0,21 при 110°С и отпрессовывают на прошивном прессе в виде полых цилиндров с наружным диаметром 600 мм, внутренним - 250 мм и высотой 500 мм.

Псэлученные после прессовани  заготовки обжигают в углеродной засыпке, имеющей следующее содержание зерновых фракций: менее 1 мм |10 мас.%; 1-3 мм 50 мас.%; 3 5 мм 40 мас.%. Подъем температуры печи и выдержку ведут по графику: До 120 ч; 400 - 90 ч; 600 - 800 ° С 70 ч; 800 - 50 ч;. 1000 - 1200С 20 ч.

Выдержка при 1200°С 30 ч. ,

Охлаждение печи после отключени  газа 5 сут.

Дл  введени  в состав графитово основы графитированного пекового кокса обожженные заготовки пропитывают каменноугольным пеком марки.

А. Дл  ЭТОГО разогретые до 220°С заготовки опускают в автоклав и вакуумируют до разрежени  мм рт.ст., после чего созданным разре.жением заполн ют автоклав с заготовками жидким пеком с температурой 200°С и создают давление 6 атм сжатым воздухом от компрессора. При этом давлении выдерживают автоклав с заготовками в течение 3 ч;

Пропитанные пеком заготовки вторично термообрабатывают в обжиговой печи по графику и при температуре , приведенным выше.

Конечной операцией по приготовлению графитовой основы  вл етс  графит аци  обожженных заготовок. Графитацию провод т в электропечи мощностью 4500 кВт в засыпке из металлургического кокса с величиной зерна от 1 до 10 мм.

Подъем температуры при графитации ведут по графику набора мощности: почасовой подъем мощности до 600 кВт в течение 10 ч; на 700 кВт выдержка 5 до подъема температуры до 1700°Cj далее по 100 кВт/ч до 4500 кВт до 2500°С, охлаждение с отключенной печью.

Из графитовых заготовок м ханическим путем изготавливают кольцевой элемент сечением 40 40 мм, представл к ций собой 1/4 кольца диаметром 600 мм.

Готов т расплав металлов, дл  чего берут 83, 5 мас.% олова (ТУ - 48 13 - 16 - 7.7); 10 мас.% сурьмы (ГОСТ - 1535 - 62) и 6,5 мас.% меди (марка М - 2), загружают в пропиточный автоклав и нагревгиот до расплавлени  при 420°С. В расплгш погружают кольцевой элемент, герметично закрывают крышку автоклава и вакуумируют до разрежени  10 мм рт.ст. Затем нагнетают давление воздухом от компрессора до величины c 120 атм и вьвдерживают 15 мин.

После чего кольцевой

элемент из Привес влекают из автоклава, элементе сплава в кольцевом составл ет 52 мас.%.

50 Окончательное содержание компонента в конечном материале, мас.%:

65

ый пе1

30 3,0

1,0

60Пример 2. Дл  получени 

антифрикционного самосмазывающегос  материала сначала готов т графитовую основу. Дл  этого берут шихту прокаленного нефт ного кокса марки КНПС со следующей зернистостью: Величина зерна, мм Содержание в ш тем, мас,% Менее 0,09 0,09 - 0,5 0,5 - 1,2 1,2 - 2,3 Затем смешивают с каменноугольным среднетемпературным электродным пеком марки А в массовом соотношении 0,80f 0,20 при 120°С и о прессовывают на прошивном прессе заготовки с размерами аналогичными примеру 1. Обжиг заготовок, пропит ку обожженных заготовок каменноуго ным пеком при и давлении 5,5 атм, вторичный обжиг, графитацию и механическую обработку загот вок провод т аналогично примеру 1, Готов т расплав металлов, дл  чего берут 84 мае.% олова, 11 мас. сурьмы и 5 мае.% меди/ з агружают в пропиточный автоклав и нагревают до расплавлени  при 400°С. Пропитк провод т аналогично примеру 1. При давлении 110 а:тм выдерживают 10 ми Привес сплава в кольцевом элеме те составл ет 50 мас.%. Окончательное содержание компонентов в конечном материале, мас.% Графит Графитированный паковый кокс Сурьма Пример 3 Дл  получени  антифрикционного самосмазывающегос материала готов т графитовую основу . Дл  этого берут шихту прокален ного нефт ного кокса марки КНПС со следующей зернистостью: Содержание в Величина зерна, шихте,мас.% мм Менее 0,09 .0,09 - 0,5 0,5 - 1,2 1,2 - 2,3 Затем смешивают с каменноугольным пеком марки А в массовом соо ношении 0,81 : 0,19, при и отпрессовывают на прсжиивном прессе Полученные после прессовани  за готовки подвергают обжигу по режи V« аналогичному примеру 1. Пропит ку кёи1«енноугапьным пеком ведут при 200 с и давлении 5 атм; вторичный обжиг пропитанных заготовок, последуквда  графитаци  и механическа  обработка провод тс  как в примере 1. Готов т расплав металлов, дл  чего берут 82 мас.% олова, 11 мас.% сурькы и 5 мас.% кюди, загружают в пропиточный автоклав и нагревают до расплавлени  при 410°С. Пропитку провод т аналогично примеру 1. При давлении 100 атм выдерживают 20 мин.. Привес сплава в кольцевом элементе составл ет 53 мас.%. Окончательное содержание компонентов в конечном материале, мас.%: Графит Графитированный пековый кокс Сурьма Измерение предела прочности при сжатии провод т по методике отраслевого стандарта ОСТ 48 - 91,2-81, а ударной в зкости - по методике Г НИИграфита МИ 4807-07.73-88-80. Коэффициент газопроницаемости определ ют на полых цилиндрах (втулках) наружным диаметром 30 мм, внутренним 15 мм и высотой 30 мм, измер   остаточное давление внутри герметично закрытой втулки после часовой выдержки от начального вакуума в 1-2 мм рт.ст. Газопроницаемость рассчитывают по формуле ,, Р2 - Р« Jx - - - - --- - где Pj -остаточное давление, мм.рт.ст.; -начальное давление, мм.рт.ст.;J -объем втулки, см ; -толщина стенок, см; -бокова  поверхность втулки , врем  натекани , с. Испытание на трение и износ провод т при следующих услови х: Скорость скольжени , м/с1 Удельна  нагрузка , кгс/см Температура, С Рабоча  среда Результаты испытаний представлены в таблице. Как видно из данных табл. 1 предлагаемый материал позвол ет повысить в 1,5 - 2,5 раза ударную в зкость, в 10 раз снизить коэффициент газопроницаемости, в 10 15 раз коэффициент трени  и в 3 15 раз уменьшить износ.

1000 1200

10

15

1.10 5.10

0,012 0,010 0,500,10

11001200

12

2.10 2.10

0,0150,15

0,151,5

Claims (1)

1. АНТИФРИКЦИОННЫЙ САМОСМАЗЫВАЮЩИЙСЯ МАТЕРИАЛ, содержащий гра фит, олово и медь, отличаю- ι щ и й с я тем, что, с целью повышения герметичности, ударной вязкости и снижения коэффициента трения и износа, материал дополнительно содержит графитированный пековый кокс и сурьму при следующем соотношении компонентов, мае.%:

   Графитированный пековый кокс Сурьма Олово Медь Графит

   Остальное