Антифрикционные композиции

на основе фторопласта – 4

Данный материал только под заказ.

Для повышения твердости, теплопроводности, стойкости к истиранию, снижения деформации под нагрузкой и коэффициента термического расширения к фторопласту-4 добавляют различные наполнители, выдерживающие его температуру переработки (360°С). В качестве наполнителей чаще всего применяют стеклянное волокно, асбест, бронзу, свинец, кварц, дисульфид молибдена, графит. Оптимальный комплекс свойств наполненных фторполимеров определяется выбором наполнителя по дисперсности, топологии его поверхности, соотношению наполнителя и полимера, технологией смешения наполнителя с полимером и технологией переработки полученной композиции в изделия. В каждом случае важно выбрать как вид наполнителя, так и его количество. Низкое объемное содержание наполнителей – всего от 3 до 10% дает материал с высокими прочностью при растяжении и относительным удлинением, хорошим сопротивлением многократному изгибу, низким содержанием пор вокруг частиц наполнителя. Но такие материалы имеют посредственное сопротивление износу, хотя и значительно большее, чем у чистого ПТФЭ, они особенно подходят для изготовления манжет с тонкой уплотняющей стенкой. При среднем объемном содержании наполнителей - от 10 до 20% получаются материалы для невысоких нагрузок и невысоких скоростей скольжения механизмов, работающих непрерывно: они имеют высокую износостойкость и быстро прирабатываются. Такие материалы применяются, например, для уплотнений гидравлических цилиндров сервомоторов-усилителей рулевого управления и тормозных систем автомобилей. При высоком объемном содержании наполнителей – от 20 до 50% обеспечиваются наибольшая износостойкость, стойкость к деформации под нагрузкой, что важно при работе с наибольшими нагрузками и скоростями скольжения при непрерывной работе. Такие материалы используются в подшипниках, поршневых кольцах и уплотнениях, работая много часов подряд без остановок с сохранением узких припусков на размеры антифрикционных деталей. Ниже приведены характеристики основных наполнителей фторопласта-4 и краткое описание композиций на его основе. Композиции с коксом К фторопласту-4 добавляют кокс для увеличения износостойкости, прочности при сжатии и твердости. Обычно применяется молотый кокс типа литейного или доменного с низким содержанием золы. Но важно не содержание золы, а способность ее спекаться. Как установлено, имеет значение даже происхождение угля, используемого для получения кокса. Порошок кокса должен иметь размеры частиц от 20 до 50 мкм и насыпную массу не менее 0,5 г/см³. Основные технические характеристики композиций с коксом приведены в таблице № 1.

Ф-4К20

Композиция Ф-4К20 (с добавлением 20% кокса) в сравнении с ненаполненным фторопластом-4 имеет в 600 раз большую износостойкость и на треть большую жесткость. Он рекомендуется для изготовления уплотнений подвижных соединений и элементов антифрикционного назначения. Ф-4К20 пригоден для работы в условиях высокого вакуума, в среде углеводородных газов, сухого воздуха, жидких углеводородов, растворителей. Ф-4К20 может применяться в контакте с анодированными алюминиевыми сплавами, титановым сплавом ОТ-4 и нержавеющими сталями. Композиции с дисульфидом молибдена Дисульфид молибдена применяется как вторичный наполнитель в виде добавки к стекловолокну, коксу или бронзе в небольшом количестве - 2-5%, понижая износ композиции и позволяя использовать ее для работы при абсолютном отсутствии влаги, в глубоком вакууме, в сухих газах. Следует отметить, что коэффициент трения у дисульфида молибдена не ниже коэффициента трения ПТФЭ, а повышение износостойкости композиций с дисульфидом молибдена объясняется тем, что дисульфид молибдена участвует в образовании пленки ПТФЭ, намазывающейся на контртело, и делает ее более прочной, что, в конечном счете, уменьшает износ.

Ф-4К15М5

Композиция Ф-4К15М5 (с добавлением 15% кокса и 5% дисульфида молибдена) имеет износостойкость в 1000 раз выше чистого фторопласта-4 и в 1,6 раза выше износостойкости Ф-4К20, а также более низкий по сравнению с ними коэффициент трения. Материал пригоден для работы в узлах трения в условиях влажных газов, в том числе - с наличием конденсата. Равенство статического и динамического коэффициентов трения обеспечивает плавное и равномерное движение подвижных узлов оборудования.

Композиции с графитом

В качестве наполнителя графит используется самостоятельно или как добавка к другому наполнителю, в основном к стекловолокну, а иногда к коксу в количестве до 5%. Так как графит не может работать на трение в условиях полного отсутствия влаги, он применяется как наполнитель для материалов, работающих в среде влажных газов и непригоден для эксплуатации в вакууме или в сухих газах. Основные технические характеристики графитонаполненных композиций приведены в таблице № 2.

7В2А

Композиция 7В2А состоит из 80% графита и 20% фторопласта-4. Эта высоконаполненная композиция обладает большой твердостью и прочностью при сжатии, низким коэффициентом расширения, свойственным графиту, но малое содержание связующих приводит к относительно высокой хрупкости. 7В2А рекомендована для работы в жидких средах (антифриз, морская и пресная вода, нефтепродукты, спирт, различные водные растворы химических продуктов). Для деталей из материала 7В2А рекомендуемый материал контртела – сталь, хромовое покрытие; предельно допустимое давление 10-15 кгс/см²; предельно допустимая скорость 5 м/с.

АФГМ

Композиция АФГМ - выпускается двух видов: АФГМ-15 (35% графита и 15% дисульфида молибдена), АФГМ-5 (35% графита и 5% дисульфида молибдена), предназначен для работы в осушенных газах. Рекомендуемый материал контртела – чугун, сталь; предельно допустимое давление 15-20 кгс/см²; предельно допустимая скорость 5 м/с.

АФГ80ВС

Композиция АФГ80ВС (содержит 20% графита) - изготавливается на искусственном графите, т.е. графитированном коксе, поэтому структура частиц в какой-то степени сохраняет структуру кокса, что и придает материалу высокую износостойкость. Предназначен для работы на воздухе и во влажных газовых средах. Рекомендуемый материал контртела – чугун, сталь, хромовое покрытие; предельно допустимое давление 10-15 кгс/см²; предельно допустимая скорость 5 м/с.

Композиции со стекловолокном

Хорошим наполнителем, присутствующим в большинстве марок наполненного ПТФЭ в том или ином количестве, вместе с другими наполнителями, является стеклянное волокно. Применяется волокно диаметром 5-7 мкм или более грубое - диаметром 10-12 мкм. Обычно волокно нарублено на отрезки длиной 15 диаметров. Наличие больших количеств более коротких волокон длиной 1-2 диаметра или стеклянной пыли приводит к резкому падению относительного удлинения наполненного материала, увеличению его износа. Материалы, наполненные только стекловолокном, выпускаются двух типов: с 15% и 25 % стекловолокна. Если выпускается материал, имеющий два наполнителя, например - стекловолокно и дисульфид молибдена или стекловолокно и графит, то второй наполнитель обычно присутствует как небольшая добавка (до 5%), а стекловолокна в первом материале 10 %, во втором - 20%. При трех наполнителях количество стекловолокна снижается до 10-20%. Основные технические характеристики композиций со стекловолокном приведены в таблице № 3.

Ф-4С15

Композиция Ф-4С15 - с добавлением 15% стекловолокна - применяется для изготовления различных конструкционных узлов, работающих в условиях частых ударных нагрузок. При введении стекловолокна повышается износостойкость материала более чем в 250 раз и в 1,5 раза увеличивается сопротивление ползучести. Материал стоек к любым агрессивным средам, хорошо работает в среде сухих агрессивных газов. Но при наличии конденсата наблюдается повышенный износ. В этом случае добавление 5% дисульфида молибдена (композиция Ф-4С15М5) повышает износостойкость во влажной среде. Материал Ф-4С15 может применяться в контакте с плакированными андоированными алюминиевыми сплавами (типа АКИ-1), титановыми сплавами (типа ОТ-4) и нержавеющими сталями при температурах от –60°С до + 250 °С. Композиции с углеродным волокном Углеродные волокна являются сравнительно новым перспективным наполнителем для ПТФЭ, обладающим рядом неоспоримых преимуществ перед другими наполнителями низким коэффициентом трения, высокой прочностью, износостойкостью, химической инертностью и теплопроводностью. Высокая прочность углеродных волокон в сочетании с благоприятным макрорельефом поверхности обеспечивает повышенные прочностные и антифрикционные свойства композиционным материалам на основе Ф-4, поэтому их стоимость в среднем превышает стоимость ненаполенного Ф-4 в 1,5-3 раза. Основные технические характеристики композиций с углеродным волокном приведены в таблице № 3.

Ф-4УВ15

Композиции с добавлением 15% (Ф-4УВ15 - флубон-15) и 20% (Ф-4УВ20 - флубон-20) углеволокна применяются для изготовления уплотнительных и опорных элементов, узлов трения, работающих в компрессорах общего назначения или других машинах и механизмах с ограниченной смазкой и без смазки. Ф-4К15УВ5 Композиция Ф-4К15УВ5 с добавлением 15% кокса и 5% углеволокна характеризуется низким коэффициентом трения, высокой химстойкостью, отсутствием накопления статического электричества, пригоден для использования в различных средах без применения смазки.