СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИСТОВЫХ АРМИРОВАННЫХ АНТИФРИКЦИОННЫХ ФТОРОПЛАСТОВЫХ ЗАГОТОВОК
METHOD OF PRODUCING SHEET REINFORCED ANTIFRICTION FLUOROPLASTIC BILLETS

Изобретение относится к области получения антифрикционных, самосмазывающихся материалов и может быть использовано в машиностроительной, пищевой, авиационной, приборостроительной, химической и других областях техники для узлов трения без применения смазки.
Известен способ получения металлофторопластового материала [SU 346582А, C08F 29/16, 12.09.1972 /2/], позволяющий создать в композите монолитно-проводниковую пространственную сетку из мелкодисперсных металлов свинца или олова или их сплавов и частицами никеля. Данный способ улучшает электропроводность фторопластовой композиции, но не повышает эксплуатационные характеристики наполненных фторопластовых материалов.
Наиболее близким аналогом является способ получения листового армированного фторопластового антифрикционного материала, включающий изготовление неориентированной полимерной пленки из фторопласта-4 или композиций на его основе, заполнение указанной пленкой пор сетки в виде полосы путем накатки пленки на вальцах с двух сторон с получением листовых заготовок, сборку листовых заготовок в пакет, зафиксированный в рамки, спекание листовых заготовок в пакете при температуре 643-653 К под давлением, создаваемым расширением фторопласта-4, и разборку пакета [пат. №2384412 РФ, МКИ 7 В32В 5/02, В29С 44/00].
Недостатком этого способа является то, что используемый способ не позволяет получать листовые изделия больших размеров, так как увеличение размеров получаемых деталей требует специального крупногабаритного оборудования при спекании и оснастки (ограничивающие плоскопараллельные пластины при температуре подвергаются короблению, подъемники и др.), при этом процесс трудоемкий.
Технический результат изобретения - получение длинных листовых армированных фторопластовых антифрикционных заготовок-полос, что позволяет значительно увеличить производительность процесса вплоть до автоматизирования и расширить ассортимент выпускаемой продукции.
Технический результат достигается тем, что предложенный способ получения листовых армированных фторопластовых антифрикционных заготовок включает изготовление неориентированной полимерной пленки из фторопласта-4 или композиций на его основе, заполнение указанной пленкой пор сетки в виде полосы путем накатки пленки на вальцах с двух сторон, спекание полученных листовых заготовок при температуре 643-653 К под давлением, создаваемым расширением фторопласта-4 и их охлаждение, согласно изобретению перед спеканием листовые заготовки наматывают на бобины и устанавливают в ограничивающие оправки без зазора, а после охлаждения извлекают из оправок и пропускают их через вальцы.
Способ получения листовых армированных фторопластовых антифрикционных заготовок может быть реализован следующим образом. Прессование заготовок необходимого размера из фторопласта-4 или композиций на его основе осуществляют при давлении 25-50 МПа для чистого полимера и 35-100 МПа для композиций. Спекание проводят при температуре 643-653 К в воздушной атмосфере. Неориентированную полимерную пленку получают на токарных станках по стандартной технологии. Толщина нарезаемой пленки может быть различной и подбирается опытным путем, так чтобы обеспечить полное заполнение пор сетки.
В качестве армирующего элемента могут быть использованы бронзовые, латунные и бронзолатунные сетки различных номеров и типов тканей.
Заполнение пор сетки неориентированной полимерной пленкой проводят на вальцах с двух сторон одновременно.
При вкатывании неориентированной фторопластовой пленки в сетку нарушается ее сплошность, которая восстанавливается за счет диффузионных процессов, протекающих при температуре термообработки, но уже внутри пористого металлического слоя. Такое восстановление сплошности пленки возможно только при сближении частиц за счет давления, создаваемого расширением фторопласта-4 при температуре спекания в ограниченном пространстве.
Приготовленные длинные листовые армированные полосы наматывают на цилиндрические бобины с прокладками из алюминиевой фольги и устанавливают в ограничивающие оправки без зазора. Ограниченные таким образом листовые армированные полосы помещают в печь для спекания фторопласта, нагревают со скоростью 100-120 градусов в час до температуры 643-653 К и выдерживают при этой температуре в течение 3,5-4 ч в воздушной атмосфере на каждые 100 мм толщины.
При термообработке расплавленные частицы полимера еще дальше проникают в поры, сближаются и спекаются между собой, образуя монолитный фторопластовый слой.
Охлаждение листовых армированных полос ведут в ограничивающих оправках совместно с печью, после чего разъединяют оправки и извлекают полосы и пропускают через вальцы. При охлаждении фторопластовая матрица уплотняется и закрепляется в ячейках, макромолекулы ориентируются, что обеспечивает высокие физико-механические и триботехнические свойства материалу.
Ниже приведены примеры осуществления заявляемого способа.
Пример 1. В качестве армирующего элемента использовали бронзолатунную сетку N 16 (число проволок в утке на 1 см - 16, диаметр 0,25 мм, число проволок по основе на 1 см - 12, диаметр 0,27 мм) (ГОСТ 3583-73). Сетку нарезали полосами по всей длине рулона. Заполнение неориентированной полимерной пленки из фторопласта-4 в сетку проводили на вальцах с двух сторон одновременно. Толщина вкатываемой неориентированной пленки с одной стороны была равна 0,3 мм, с другой 0,2 мм (подбирали опытным путем), что обеспечивает полное заполнение пор сетки полимером. Приготовленные длинные армированные фторопластовые полосы сетки наматывали на цилиндрическую бобину с промежуточным слоем из алюминиевой фольги, затем устанавливали в ограничивающую оправку без зазора. Размер оправки зависит от длины наматываемой полосы и определяется опытным путем.
Ограниченные таким образом листовые армированные полосы помещали в печь для спекания фторопласта, нагревали со скоростью 100-120 градусов в час до температуры 643-653 К и выдерживали при этой температуре в течение 3,5-4 ч в воздушной атмосфере на каждые 100 мм толщины.
Охлаждение листовых армированных полос вели в ограничивающих оправках совместно с печью, после чего разъединяли оправки и извлекали полосы и пропускали через вальцы.
Пример 2. В качестве армирующего элемента использовали бронзолатунную сетку N 16. Сетку нарезали полосами по всей длине рулона.
Заполнение неориентированной полимерной пленки из фторопластовой композиции (60 мас.% ПТФЭ+40 мас.% Pb) в сетку проводили на вальцах с двух сторон одновременно. Толщина вкатываемой неориентированной пленки с одной стороны была равна 0,3 мм, с другой 0,2 мм. Приготовленные длинные армированные фторопластовые полосы сетки наматывали на цилиндрическую бобину с промежуточным слоем из алюминиевой фольги, затем устанавливали в ограничивающую оправку без зазора. Ограниченные таким образом листовые армированные полосы помещали в печь для спекания фторопласта, нагревали со скоростью 100-120 градусов в час до температуры 643-653 К и выдерживали при этой температуре в течение 3,5-4 ч в воздушной атмосфере на каждые 100 мм толщины.
Охлаждение листовых армированных полос вели в ограничивающих оправках совместно с печью, после чего разъединяли оправки и извлекали полосы и пропускали через вальцы.
Листовые армированные фторопластовые антифрикционные заготовки, полученные по предлагаемому способу, могут быть использованы в качестве длинных направляющих в различных гидроузлах, опорных шайб, опор скольжения, подшипников скольжения, шаровых опор и обеспечивают длительную работу узлов трения без смазочного материала на воздухе и в различных жидкостях, не обладающих смазочными свойствами.