ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.04.2024
Просмотров: 23
Скачиваний: 0
рые используют в авиации, ракетной технике, машино строении, приборостроении, атомной, химической и хо лодильной промышленности. В США эти материалы вы пускаются под марками «Рулон», «Флюоросинт», «Флю-
орорэй», «Пермафлон», «523Х», «М1411с5», «1303», «1374» и др. Много новых фторопластовых композиций разработано американскими фирмами «Дюпон» и «Вес-
тингауз» [30, 33, 39, 40, 50, 53, 56]. В Англии фирма
«Гласир» выпускает такие материалы под марками «0(3» и «ОС». В литературе [2] описаны фторопласто вые композиции, содержащие смятую металлическую фольгу или металлическую сетку. За последнее время создан ряд новых уплотнительных материалов на основе наполненных фторопластов [2, 16, 28].
В Советском Союзе и США получены фторопласто вые композиции, содержащие в своем составе термопла стичные и термореактивные смолы [1, 3, 17, 35, 36].
Ниже приведены характеристики основных видов применяемых композиционных материалов на основе фторопластов.
Антифрикционные материалы. Материал «флюоро синт», выпускаемый фирмами «Галекс» и «Полипенко», представляет собой тефлон, наполненный каолином. Наиболее важными свойствами его являются: малая де формация под нагрузкой, высокая твердость, низкий и стабильный коэффициент теплового расширения, высо кие диэлектрические свойства и химическая стойкость.
По табл. 16 можно сравнить свойства «флюоросинта», политетрафторэтилена и найлона.
Свойства «флюоросинта», в отличие от политетра фторэтилена, очень мало зависят от температуры. Это хорошо видно из рис. 22, 23 и 24. На рис. 22 показано влияние температуры на коэффициент теплового расши рения «флюоросинта» и политетрафторэтилена. На
60
Таблица 16
Свойства «флюоросинта», политетрафторэтилена и найлона
|
|
|
|
|
|
|
|
Материал |
|
|
Показатель |
|
,Флюоросинт* |
Политетра |
Найлон |
||||
|
|
|
|
|
|
|
фторэтилен |
||
Плотность, |
г /с м 3 |
.................. |
при |
2,3-2,4 |
2,1-2,2 |
1,14 |
|||
Предел |
прочности |
70-176 |
106—210 |
633—844 |
|||||
растяжении, |
кГ 1 с м г . . |
||||||||
Удлинение, |
% |
................... |
|
при |
10—200 |
75-300 |
25—200 |
||
Модуль |
упругости |
|
|
|
|||||
изгибе, |
к Г / с м 2: |
|
|
32694 |
3515—6330 |
14060-29510 |
|||
при |
2 3 ° ................... |
|
|
||||||
, |
|
1 0 0°................... |
|
|
30939 |
2000 |
4920-6680 |
||
. |
|
260°С |
................нагруз |
10180 |
457 |
“ |
|||
Деформация |
под |
|
|
|
|||||
кой, (85 к Г / с м г, |
24 н), %: |
0,2 |
14—18 |
1—3 . |
|||||
при |
9 3 ° ................... |
|
|
||||||
. |
|
260°С ................ |
|
Шору, |
1,2 |
22—30 |
— |
||
Твердость |
|
по |
|
70-75 |
50-60 |
75-85 |
|||
к Г / м м 1 |
................................ |
|
|
постоян |
|||||
Диэлектрическая |
3,3—3,45 |
1,9-2,1 |
4,1 при |
||||||
ная (60—10э г ц ) |
. . . . |
60 г ц |
|||||||
Поверхностное |
сопротнв- |
3,6-1013 |
3,6-10** |
— |
|||||
ление, |
о |
м |
....................... |
|
|
|
|||
Объемное |
сопротивление, |
|
|
4,5-1013 |
|||||
ОМ' СМ |
|
........................... |
|
|
|
|
Ы О 15 |
Ы О 15 |
|
Тангенс угла диэлектриче |
0,0005—0,001 |
0,0005 |
0,014 при |
||||||
ских потерь |
(60—10° г ц ) |
60 г ц |
рис. 24 показан график зависимости твердости «флюо росинта» и политетрафторэтилена от температуры.
«Флюоросинт» поставляется в виде лент, прутков, дисков и труб. Технология получения изделий из него аналогична технологии получения изделий из тефлона, а стоимость несколько выше стоимости тефлона.
5—3488 |
61 |
С этим материалом конкурирует материал фирмы «Мангейм» под названием «флюорорэй». Он также об ладает высоким сопротивлением деформации под на грузкой. При нагреве размеры изделий изменяют-
Рис. 22. График за |
Рис. 23. Кривые зависимо |
||||
висимости |
коэффи |
сти |
относительной |
дефор |
|
циента |
теплового |
мации „флюоросинта* (1, 2) |
|||
расширения |
материа |
и |
политетрафторэтилена |
||
ла от температуры: |
(3, |
4, 5) |
от напряжения |
||
1 — „флюоросинт“; 2 — |
сжатия при различных тем |
||||
политетрафторэтилен. |
пературах: |
|
|
||
|
|
1. 3 — 22О; 2. |
5 — 200°; |
4— 100°С. |
ся незначительно. Материал состоит из тефлона и
каолина. Плотность его — 2,22 г/см3. Предел |
прочности |
||||
при растяжении— 155 |
кГ/см2, удельная |
ударная |
вяз |
||
кость— 12,5 кГсм/см, |
водопоглощение |
за |
24 |
ч — |
|
0,002% |
[30]. |
|
|
|
|
Фирма «Мангейм» провела сравнительные испыта ния материала «флюорорэй» и тефлона. Образцы из них выдерживались под нагрузкой 422 кГ/см2 и темпе
62
ратуре 260° С в течение 24 ч. Образец из тефлона при этом деформировался на 30%, а образец из «флюоро-
рэя» — на |
|
8,9%. |
Коэффициент |
теплового |
расширения |
||||||||
«флюорорэя» в интервале температур |
(—60) — (+200°С) |
||||||||||||
равен 8,35 • 10-5. |
Он обладает |
стойкостью |
к |
топливам, |
|||||||||
смазкам, гидравлическим жи |
Ом |
во |
|
|
|
|
|||||||
дкостям |
и |
|
растворителям и |
Лдо |
|
|
|
|
|||||
поставляется |
в листах, |
|
прут |
сг |
|
|
|
|
|
||||
ках |
и трубах. |
|
|
|
ДбО |
|
|
|
-2 |
||||
|
Фирма |
|
«Диксон» выпуска |
3 50 |
|
|
|
||||||
ет |
наполненный |
тефлон |
под |
|
|
|
|
||||||
1 40 |
|
|
|
|
|||||||||
названием «рулон» в виде лент |
|
|
|
|
|||||||||
толщиной |
|
0,1—3,2 мм. |
Изде |
5 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
лия из ленты в основном |
£ |
-15 |
40 |
95 |
150 205 260 |
||||||||
штампуют. |
Стоимость |
их поч |
|
|
Температура, °С |
||||||||
ти в 10 раз ниже стоимости |
Рис. |
24. |
График зависимо |
||||||||||
изделий |
из |
ненаполненного |
сти |
твердости |
материалов |
||||||||
* фторопласта. |
|
|
|
|
|
|
|
от |
температуры: |
||||
«Рулон» |
|
применяют |
для |
|
/ — политетрафтоэтилен; 2 — |
||||||||
|
|
|
|
|
|
«флюоросинт». |
|||||||
изготовления |
поршневых |
ко |
|
|
|
|
|
|
лец, подшипников, изоляции проводов, манжетных уп лотнений.
Манжетные уплотнения поршней из материала «ру лон» в отличие от манжет из кожи и резины не обла дают:
1) короблением и усадкой при высоких температу рах;
2)значительным тепловым расширением при высо ких температурах;
3)необходимостью смазки.
Смазка манжет из ленты «рулон» не нужна при их
работе в |
интервале температур |
(— 200) — (Д- 290° С) |
в воздухе |
или любой жидкости. |
При этом набухание |
и старение пластика не наблюдается.
5* |
63 |
Подшипники изготовляют закреплением лент толщи ной 0,4—0,8 мм в металлических обоймах. Такие под шипники обладают улучшенной теплопередачей, мень шей деформацией под нагрузкой, меньшей стоимостью и легко заменяются в случае повреждений.
Из лент толщиной 1,5—3,2 мм изготовляют поршне вые кольца, стойкие к смазкам и агрессивным жидко стям и бесшумные в работе. Ленты из «рулона» можно приклеивать эпоксидными клеями к металлу, дереву и пластмассам. Предел прочности склеивания при сдвиге достигает 70 кГ/см2. Приклеивая тонкие ленты к рези не, получают комбинированный материал, сочетающий эластичность резины с химической стойкостью и износо стойкостью наполненного фторопласта.
Из наполненного тефлона изготовляют также защит ные шайбы резиновых уплотнительных колец гидросис тем, работающих при температуре до 320э С [53].
Фирмой «Гласир» разработаны на основе тефлона композиционные антифрикционные материалы марок «ОС}» и «00». Плотность материала «0(3» — 3,4 г/см2. Кроме тефлона, он содержит 20% об. бронзы, 30% об. графита и незначительное количество свинца. Цвет ма териала черный.
Наполненный тефлон «0(3» поставляется в виде прутков и труб. Детали из него изготовляют механиче ской обработкой. Достоинством материала является то, что даже при значительном износе он обладает высо кими антифрикционными свойствами.
Материал «ЦЦ» состоит из смеси тефлона с 40— 50% об. дисульфида молибдена и применяется для по крытия фосфатированных углеродистых и низколегиро ванных сталей, работающих в условиях сухого трения. Рекомендуемая толщина покрытия 0,04—0,06 мм.
Ряд новых антифрикционных материалов разработан
64
в институте машиноведения ЛН СССР. Одна из компо зиций состояла из смеси порошков таких компонентов, % об.: фторопласта-4—25, графита С-1—25, меди—45 и олова—5. Результаты ис-
комиозиции |
|
показали |
|
|
|
|
|
|
||
(рис. 25, 26), что мате |
|
|
|
|
|
|
||||
риал обладает |
хорошими |
|
|
|
|
|
|
|||
ствами. |
Коэффициент тре |
|
|
|
|
|
|
|||
ния с увеличением на |
|
|
|
|
|
|
||||
грузки до 75 кГ/см2 сни |
Рис. 25. Кривая зависимости |
ко |
||||||||
жался |
до |
0,08, |
однако |
эффициента |
трения композиции |
|||||
образцы |
имели |
заметный |
|
от |
удельной |
нагрузки. |
||||
износ [24]. |
композициях наполнителями были |
графит |
||||||||
В других |
||||||||||
• или дисульфид |
молибдена. При испытании их оказа |
|||||||||
|
|
|
|
|
лось, |
что |
наименьший |
|||
|
|
|
|
|
коэффициент |
трения |
у |
|||
|
|
|
|
|
композиции, |
состоящей |
||||
|
|
|
|
|
из 70% об. порошка фто- |
|||||
|
|
|
|
|
ропласта-4Д и 30% об. |
|||||
|
|
|
|
|
графита С-1. Этот мате |
|||||
|
|
|
|
|
риал |
целесообразно при |
||||
|
|
|
|
|
менять |
для |
сепараторов |
|||
|
|
|
|
|
подшипников |
качения, |
||||
Рмс. 26. Кривая зависимости из |
работающих |
без |
смазки. |
|||||||
носа композиции от удельной на |
На |
шариках |
и |
беговых |
||||||
|
грузки |
в контакте. |
дорожках подшипников в |
|||||||
|
|
|
|
|
процессе |
эксплуатации |
образуется слой твердой смазки, который предотвра щает образование задиров и интенсивный износ.
В США для этих же целей применяют композиции, состоящие из 70% об. серебра, 20% об. политетрафтор-
65
этилена и 10% об. диселенида вольфрама. Было уста
новлено, |
что |
на |
металлических |
деталях |
подшипни |
|
ков |
после |
100 |
ч |
работы износ |
полностью |
отсутство |
вал |
[28]. |
|
|
|
|
|
2.0 |
|
|
|
|
|
|
$5 1.5 |
|
|
|
|
|
|
1,0 |
|
|
|
|
|
|
О |
' |
|
|
|
|
|
Рис. 27. Кривые зависимости |
Рис. 28. График зависимости |
|||||||
скорости |
износа |
от |
удельной |
скорости |
износа |
от |
удельной 4 |
|
нагрузки |
для |
композиций с |
нагрузки |
для композиций при |
||||
20% меди и различным соот |
соотношении ПТФЭ и МоБе2 |
|||||||
ношением |
ПТФЭ и МоБе2: |
3:1 |
и |
различном |
содержа |
|||
/ — 4 : 0; 2—1 : 3; 3—1 : 1; |
4 -3 : 1. |
нии |
Си: |
|
|
|
||
|
|
|
|
/ —40; |
2 -2 0 ; 3—70; |
4—60 |
об. |
Наполненные фторопласты испытывались также в системах зубчатых передач и подшипниковых системах оборудования испытательных камер, где условия близки к космическим (вакуум до 10~9 мм рт. ст. и темпера тура 150—200° С) [56]. При этом было обнаружено, что наполненные композиции обладают низким коэффици ентом трения и мало изнашиваются. На рис. 27, 28, 29 и 30 приведены графики зависимости скорости износа нескольких фторопластовых композиций от удельного давления при скорости скольжения 16 м/мин и темпе
66