PL147533B1 - Bearing material - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest material lozyskowy, który moze byc zastosowany na lozysko slizgowe, zwlaszcza na lozysko smarowane olejem, w którym wystepuje zasadniczo bardzo ma¬ le tarcie, szczególnie tarcie statyczne /w chwili ruszania/, takie jak dla amortyzatorów samochodowych typu rozporek McPhersena. Ze wzgledu na wymagania bardzo malego tarcia, sa wlasciwe Jedynie materialy lozyskowe o bardzo duzej zawartosci policzterofluoroetylenu /dalej nazywanego dla ulatwienia PTFE/ w powierzchni slizgowej, poniewaz zaden material inny anizeli PTFE nie wydaje sie byc zdolny do osiagania wymaganych, malych wartosci tar¬ cia. Jednakze sam PTFE jest bardzo miekki i slaby oraz ma duza szybkosc zuzycia, wiec do powierzchni lozyskowej z PTFE nalezy dodac twardsze materialy w celu zmniejszenia zuzy¬ cia i zapewnienia zadawalajacej trwalosci lozyska* Znany jest z opisu patentowego Wiel¬ kiej Brytanii nr 824 940 material lozyskowy na lozysko slizgowe, zawierajacy metalowe podloze, warstwe spiekana na.podlozu i warstwe lozyskowa na warstwie spiekanej, przy czym warstwa lozyskowa zawiera PTFE z optymalna liczba róznych wypelniaczy. Material lo¬ zyskowy zawiera porowate podloze metalowe impregnowane PTFE. Warstwa powierzchniowa lo¬ zyska zawiera czesciowo PTFE, czesciowo metal podloza i czesciowo dodatkowy metal, który jest rozproszony w PTFE. Dodatkowym metalem jest olów, ind, tal, kadm lub polaczenie dwóch lub wiecej takich metali. Czastki dodatkowego metalu moga byc rozproszone na po¬ wierzchni PTFE lub moga byc rozproszone w masie PTFE. Dodatkowy metal stanowi od 0,01% do 30% objetosci PTFS.Przynajmniej po okresie poczatkowym uzywania lozyska dodatkowy metal stanowi od 0,01% do 30% calkowitej powierzchni lozyskowej. Znany jest równiez material lozyskowy wykorzy¬ stujacy odpowiednia proporcje olowiu w powierzchni PTFE. Olów stanowi od 0,001% do 20%2 147 533 calkowitej powierzchni lozyskowej. Korzystnie jest, gdy PTFa tworzy przerywana warstwe powierzchniowa na metalicznym podloza i olów wypelnia te przerwania w postaci wnek, do¬ chodzac bezposrednio do metalicznego podloza. Tego rodzaju lozyska sa znacznie trwalsze.Znany jest material lozyskowy wykorzystujacy odpowiednia proporcje indu, talu, kadmu lub baru w powierzchni PTFS, wzglednie tez olowiu lub polaczenie dwóch lub wiecej takich metali. Metal moze stanowic od 0,001$ do 50% objetosci PTFS i od 5% dc 15% calkowitej powierzchni lozyskowej.Wedlug wynalazku material lozyskowy posiada wypelniacz zawierajacy krystaliczny trój- wodorotlenek glinu /Al/0H/~/, stanowiacy od 1 do 50% objetosci materialu lozyskowego i ewentualnie olów metaliczny, przy czym laczna ilcsc wodorotlenku i olowiu nie przekra¬ cza 50% objetosci materialu lozyskowego. Wodorotlenek wystepuje w bardzo rozdrobnionej postaci w PTFS, przy czym wymiary czastek sa w zakresie od 0,01 do 10 mikrometrów. Ko¬ rzystnie podloze stanowi stal, a warstwe spiekana stanowi spiekany braz. Zaleta materia¬ lu lozyskowego wedlug wynalazku jest wieksza odpornosc na erozje kawitacyjna dzieki wy¬ pelnionej warstwie PTFB. Lozyska wykonane z tego materialu maja polepszona odpornosc na zuzycie. Krystaliczny A1/0H/- nie jest tym samym materialem co amorficzny, jonowy Al/0H/« wytworzony dla przykladu przez wytracenie rozpuszczalnej soli glinowej z alka¬ liów. Ten ostatni amorficzny material jonowy jest rozpuszczalny zarówno w kwasach jak i alkaliach i jest równiez odwadniany zasadnicze do tlenku glinowego w normalnych tem¬ peraturach obróbki PTFS. Krystaliczny A1/0HA jest wprowadzany zarówno do kwasów jak i alkalii oraz traci wode wolno jedynie podczas spiekania podloza z PTFS, pozostawia¬ jac resztkowe grupy wodorotlenku w gotowym materiale.Wszystkie znane wypelniacze PTFE daja ujemny efekt wzmacniania, tzn. wypelniony ma¬ terial jest slabszy niz niewypelniony PTFS. Jest to spowodowane niezwykle malymi od¬ dzialywaniami wzajemnymi miedzy PTFB i innymi materialami. Energia swobodna powierzch¬ ni PTFS jest bardzo mala bez zadnych czynnych chemicznie miejsc w czasteczce. Wraz ze sztywna, gladka konfiguracja czasteczkowa czyni to PTFS bardzo odpornym na zwilzanie lub wiazanie z wiekszoscia materialów. Jednakze wystepuje pewne chemiczne oddzialywa¬ nie wzajemne oslony z atomów fluoru z otaczana przez nie czasteczka PTFB, a mianowi¬ cie poprzez wiazanie wodorowe. Wiazanie wodorowe moze wystapic miedzy atomem fluoru i atomem wodoru, który sam jest zwiazany z innym, bardzo elektro ujemnym atomem, takim jak w tym przypadku tlen lub azot, wodór zwiazany z tlenem w grupie wodorotlenowej /Al/0H/«. Material lozyskowy wedlug wynalazku ma nie tylko zwiekszona odpornosc na erozje kawitacyjna przy zachowaniu pozadanych wlasnosci tarcia, lecz równiez znacznie lepsza odpornosc na zuzycie przy smarowaniu.Wodorotlenek moze stanowic od 1 do 50% objetosci materialu lozyskowego, korzystnie od 10 do 30% objetosci, np. 20% objetosci. Rozpuszczalnosc wodorotlenku w wodzie Jest korzystnie ponizej 0,05 g na 100 cm przy 18°C. W przypadku zastosowania metalicznego olowiu laczna ilosc wodorotlenku i olowiu nie powinna przekraczac 50% objetosci ma¬ terialu lozyskowego.Wynalazek moze byc wprowadzony do praktycznego zastosowania róznymi sposobami i ponizej przedstawiono konkretne przyklady.Przyklad I. Formowanie wypelnionego PTFB zostalo dokonane konwencjonal¬ nymi technikami i zbadane w urzadzeniu kontrolnym Instron przy zastosowaniu szybkos¬ ci ciagnienia 2 cm/min. Tablica 1 przedstawia wyniki srednie.147 533 3 Tablica Materia! wypelniacza Nia wypelniony PTFB 20% obj. krystaliczny 11/OH/^ 20% obj. wlókno szklane 20% obj. braz 20% obj* wlókno wfglowa 20% obj* aproezkowany koka 20% obj. alka 20% obj. grafit 20% obj. Mag9 Wytrzymalosc na rozciaganie /formowane/ kPa J. 45,5 - 75,9 68,3 27,3 - 45,5 22,7 - 30,3 30.3 30,3 44,0 34,9 27,3 f I I Jak widac, wytrzymalosc aa rozciagania dla POT wypelnionego 20% Al^OH/j jaat wiak- asa niz innych znanych wypelnionych nieazanak i jaat porównywalna z wytrzynaloscia nia* wypelnionego PTR.Przyklad I. 3piek brazu o podloza atalowym .zoatal za iapragnowany 1 pokryty nowa mieszanka konwencjonalna technika oraz przebadany przy uzyciu podobnych próbek kon¬ wencjonalnych materialów lozyakowych na rozporki. Tablica 2 przedetawia wyniki badan porównujacych odpornosc na zuzycia materialu lozyakowego wedlug wynalazku z odpornoscia konwencjonalnych materialów lozyakowych na rozporki. W tablicy 2 podano wyniki 20-god z in¬ nego badania zuzycia amarownej podkladki oporowej. r— Material wypelniacza I Nie wypelniony PTEB ! 20% obj. krystaliczny ' *V0H/3 20% obj. olów 20% obj. MoS2 Zuzycie sradnla przy2 obciazeniu 100 kO/cm 25 <1 5 20 Zuzycie srednie przy2 obciazeniu 500 kG/cm "I 30 5 20 30 —-j Przyklad III. Porównano ultradzwiekowa erozjf kawltacyjna materialu lozya¬ kowego wedlug wynalazku z taka erozja konwencjonalnych materialów lozyakowych na roz¬ porki. Wyniki badad podano w tablicy 3* ¦ S Material wypelniacza { 20% obj. krystaliczna- Al/OH/^ j i Czaa erozji 15 min. i--— i Czaa erozji 45 min.JL 1— 20% obj. olów i 20% obj. MoS2 <0,05 3,8 8,5 Srednie atraty obJ.rlO"^ cm3 0,02 .1 8,1 15,2 ¦lak widac z tablic 2 1 3, w warunkach zuzycia i erozji kawitacyjnej wlasnosci mate¬ rialu wedlug wynalazku aa lepsze nit znanych materialów. Zbadano takze wytrzymalosc na rozciaganie, srednie zuzycie i srednia odpornosc na erozje w zaleznosci od wymiarów4 147 533 czastki Al/OH/^ i zawartosci Al/OHA w PT*B.Przyklad |Al/OH/3 ! wymiar czastki 1 yum 1 1 1 i 0,01 } 0,5 1 10,0 Wytrzymalosc na rozciaga¬ nie Aonstruk- cyjna/ kPa IV. PTFS zostal wypelniony w 20515 objetosci krystalicznym A1/0H/- Zazycie sred- J Srednia odpornosc na ..erozje, i nie przy 5 straty obj. xl0"3 cm-* j 100 kG/cm* i 15 min. ! ' 45 min. 1 /urn I erozja j erozja j 0,9 j 0,01 ! 0,03 0,5 1 0,01 ! 0,02 0,1 J 0,08. j 0,30 65,3 68,3 53,2 1 1 1 1 1 1 1 -H Przyklad V. PTFfi zostal wypelniony czastkami A1/0HA o wymiarze 0,5 /um. 1 Zawartosc ! AV0HA 1" _ i * 50 1 Wytrzymalosc na { rozciaganie /konstrukcyjna/ kPa Zuzycie srednie przy obciazeniu 100 kG/cm2 j j 53,2 "1 15x I 15,2 i 0,5 I Srednia odpornosc na erozje, srednie straty obj. x 10-3 /erozja 15 min./ h o^i 0,1 —-I x Duze zuzycie jest zwiazane z polerowaniem walu.Z powyzszych przykladów wynika, ze material lozyskowy wedlug wynalazku ma bardzo dob¬ re wlasnosci, duza odpornosc na erozje i duza odpornosc na zuzycie.Zastrzezenie patentowe Material lozyskowy, zwlaszcza na lozysko slizgowe, zawierajacy podloze metalowe, warst¬ we spiekana na podlozu i warstwe lozyskowa na warstwie spiekanej, w którym warstwa lozys¬ kowa zawiera policzterofluoroetylen zmieszany dokladnie z wypelniaczem, znamien¬ ny t y m, ze wypelniacz zawiera krystaliczny tró jwodorotlenek glinu /A^/OHA o roz¬ drobnieniu od 0,01 - 10 mikrometrów | stanowiacy od 1 do 50# objetosci materialu lozys¬ kowego i ewentualnie olów metaliczny, przy czym laczna ilosc wodorotlenku i olowiu nie przekracza 50% objetosci materialu lozyskowego.Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 400 zl PL PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Material lozyskowy, zwlaszcza na lozysko slizgowe, zawierajacy podloze metalowe, warst¬ we spiekana na podlozu i warstwe lozyskowa na warstwie spiekanej, w którym warstwa lozys¬ kowa zawiera policzterofluoroetylen zmieszany dokladnie z wypelniaczem, znamien¬ ny t y m, ze wypelniacz zawiera krystaliczny tró jwodorotlenek glinu /A^/OHA o roz¬ drobnieniu od 0,01 - 10 mikrometrów | stanowiacy od 1 do 50# objetosci materialu lozys¬ kowego i ewentualnie olów metaliczny, przy czym laczna ilosc wodorotlenku i olowiu nie przekracza 50% objetosci materialu lozyskowego. Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz. Cena 400 zl PL PL