АНТИФРИКЦИОННЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ ПОЛИМЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ
ANTI-FRICTION POLYMER COMPOSITE

Изобретение относится к области производства антифрикционных композиционных полимерных материалов и может быть использовано при изготовлении деталей узлов трения машин и агрегатов, в частности для изготовления трубных заготовок для втулок триангеля тормозной системы тележек грузового вагона.
Втулка триангеля представляет собой полый цилиндр, который устанавливается в подвеске триангеля тормозной системы тележки грузового вагона и имеет антифрикционное назначение (патент РФ №2329175, опубл. 2008 г.).
В подвесках триангеля тормозной системы тележки грузового вагона применяются втулки, изготовленные из фенопласта марки У1-301-07.
Недостатком таких втулок, применяемых в подвесках триангеля тормозной системы, является то, что используемый материал обладает склонностью к растрескиванию, особенно в области внешних кромок, что снижает ресурс работы таких деталей. Кроме того, технология переработки фенопласта У1-301-07 прессованием имеет низкую производительность и высокую трудоемкость.
Известны композиционные материалы для изготовления элементов узлов трения на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) и неорганических наполнителей различной химической природы (Сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности. И.Н. Андреева, Е.В. Веселовская, Е.И. Наливайко и др. - Л.: Химия, 1982. - 80 с.).
Однако эти материалы не обладают достаточной износостойкостью и характеризуются низкими прочностными характеристиками.
Известен полимерный композиционный материал на основе высокомолекулярного полиэтилена, который может быть использован для изготовления элементов узлов трения с повышенной несущей способностью (втулки для подшипников скольжения, сепараторы подшипников качения) уплотнительных элементов пар вращательного и возвратно-поступательного перемещения. Композиция содержит высокомолекулярный полиэтилен и неорганический наполнитель. Неорганический наполнитель представляет собой синтетическую шпинель кобальта или меди, активированную в планетарной мельнице в течение 1-2 мин (патент РФ №2296139, опубл. 2007 г.).
Известен полимерный материал, используемый для изготовления элементов узлов трения и состоящий из полиамида 6-блочного и модифицирующей ее углеродной добавки (патент РФ №2316571, опубл. 2008 г.).
Материал предназначен для изготовления деталей с низким коэффициентом трения, к которым предъявляются повышенные требования по ударной и термической стойкости. Поэтому втулки из этого материала быстро и неравномерно истираются, теряют геометрические размеры и функциональность.
Технической задачей заявляемого изобретения является создание композиционного полимерного материала для последующего изготовления трубчатых заготовок методом экструзии для втулок подвески триангеля тормозной системы тележки грузового вагона, позволяющего при эксплуатации втулок исключить выкрашивание наполнителя (сухой смазки) и обладающего повышенными физико-механическими характеристиками, обеспечивающими стойкость к растрескиванию боковых кромок и увеличение срока службы детали.
Поставленная задача решается следующим образом.
Втулка триангеля тормозной системы тележки грузового вагона изготавливается из трубной заготовки, получаемой методом экструзии из композиционного полимерного материала на основе полиоксиметилена экструзионной марки с показателем текучести расплава не ниже 2 г/10 мин с введенной в нее модифицирующей порошкообразной добавкой в виде смеси из сверхвысокомолекулярного полиэтилена с молекулярной массой 4500000 у.е. и фторопластового материала марки Ф4К15М5 (по ТУ-6-05-1413-76), используемых в качестве сухой смазки и пластификатора.
В качестве полимерной основы используют экструзионную марку полиоксиметилена с характеристиками, приведенными в таблице 1.
При получении композиционного полимерного материала используют следующее соотношение компонент, вес. %:
полиоксиметилен (ПОМ экструзионный)
96
СВМПЭ (порошкообразный) (М.М. 4500000 у.е.)
2
фторопласт Ф4К15М5
2
Физико-механические характеристики предложенного композиционного материала приведены в таблице 2.
Вышеуказанные модифицирующие добавки в полимерную основу вводятся при смешении на лопастном смесителе до получения однородной смеси, далее полученная композиция пропускается через гранулятор.
Полученные гранулы композиционного полимерного материала далее используются для получения трубчатых заготовок методом экструзии.
Использование предложенного композиционного полимерного материала с повышенными физико-механическими характеристиками обеспечивает увеличение срока службы детали, уменьшение времени цикла ее изготовления и снижение стоимости изготовления.
Втулка, выполненная из трубной заготовки из предложенного материала, выдерживает температуры эксплуатации от -60°C до +105°C, при этом обладает хорошими маслостойкостью и атмосферостойкостью, высокой износостойкостью и низким коэффициентом трения.