АНТИФРИКЦИОННЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ
ANTIFRICTION COMPOSITE MATERIAL

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании антифрикционных материалов на основе полимеров, в частности композиционных материалов для создания узлов трения, где применение смазок и воды ограниченно или недопустимо.
Известен композиционный материал на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (ПЭ СВМ) с использованием в качестве модификатора оксид алюминия. (RU 2381242 С08723126 от 15.04.2008). Количество вводимого модификатора составляет 4 мас.%. Материал обладает стойкостью к истиранию.
Однако этот материал обладает недостаточно низким коэффициентом трения, а так же весовым и линейным износом и невысокой твердости, что снижает срок службы изделий.
Перед автором стояла задача увеличения срока службы узлов трения, работающих всухую, путем снижения коэффициента трения, весового и линейного износа, повышение твердости при сохранении высоких физико-механических свойств.
Эта задача решена тем, что композиция на основе полиэтилена в качестве наполнителя содержит медный поликомплекс полиакриламида при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Полиэтилен 277
50 55
Медный поликомплекс полиакриламида
50 45
В данной работе медный поликомплекс полиакриламида представляет собой гель, полученный следующим методом: 0,2 г медного порошка растворяем в 40 мл 10% водного раствора аммиака, затем смешиваем полученный раствор и 40 мл 6%-ного водного раствора полиакриламида, из полученного раствора ацетоном или этиловым спиртом в соотношении 1:1 к полученному объему высаживают медный поликомплекс полиакриламида. Полученный медный поликомплекс полиакриламида сушат при температуре 60-65°C, в течение 1,5 часа, после сушки его размалывают до порошка. Порошок просевается через сито №4. Далее порошок медного поликомплекса смешивают с полиэтиленом 277 до однородной массы и прессуют изделия.
5
6
Для получения медного поликомплекса полиакриламида был использован водорастворимый полиакриламид-гель водоканальный (ТУ-2216-042-07510208-2009). Он представляет собой высоковязкий гель, прозрачный, без видимых механических включений и следов воды: массовая доля основного вещества, %, не менее 6; молекулярная масса ПАА - 10-10, массовая доля остаточного акриламида на 1 кг основного вещества, мг, не более 250.
Медный порошок взят марки ПМС - Н по ГОСТ 4960-2009 следующего состава %: медь, не менее 99,5; примесей не более %: железо - 0,06, свинец - 0,05, мышьяк - 0,003, сурьма - 0,005, кислорода - 0,5, сернокислых соединений металлов в пересчете на сульфат-ион - 0,01; прокаленного остатка после обработки азотной кислотой - 0,05; влаги, не более 0,05.
Составы разработанных по изобретению композиционных материалов приведены в таблице 1.
Таблица 1
Компоненты
Содержание масс.%
Прототип
1
2
3
4
Полиэтилен 277
50
52,5
55
-
Медный поликомплекс полиакриламида
50
47,5
45
-
пэ свм
-
-
-
96
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
-
-
-
4
Полученные методом прессования из разработанного композиционного материала образцы подвергали комплексу физико-механических и трибологических испытаний. При этом контролировались следующие основные параметры: коэффициент трения, линейный и весовой износ, твердость.
Коэффициент трения определяли на торцевой машине трения при скорости относительного скольжения V=0.0735 м/с, нагрузке 5 МПа, при отсутствии смазки в зоне трения. Твердость определяли на приборе АС-111 (производство Венгрия). Продолжительность испытаний на машине трения - 5 часов. Результаты испытаний представлены в таблице 2.
Таблица 2
Композиция
Прототип
1
2
3
4
Твердость кг/мм<sup>2</sup>
12,9
11,1
10,69
10,9
Коэффициент трения при V=0.0735 м/с всухую
0,12
0,122
0,125
0,15
Весовой износ, г
0,04
0,042
0,043
0,52
Линейный износ, мкм
0,047
0,049
0,051
0,54
Таким образом, применение разработанного антифрикционного композиционного материала в узлах трения, работающих без смазки, способствует значительному увеличению срока службы трущихся узлов за счет снижения коэффициента трения, линейного и весового износа, а также повышению твердости изделия.
На основании вышеизложенного считаем, что предлагаемое решение задачи соответствует всем критериям, необходимым для признания его изобретением, и может быть защищено патентом Российской Федерации.