Изобретение относится к производству антифрикционных материалов и изделий на основе углерода, предназначенных для изготовления торцовых уплотнений, подшипников скольжения и других деталей узлов трения. Изделия из этих материалов применяют в машиностроении, химической промышленности, насосной технике„и других областях.

Известен способ получения силицированных изделий, например подшипников и уплотнительных колец, путем прессования из пресс-композиций на основе искусственного и естественного графита, сажи с добавкой фенолформальдегидного связующего и последующей термообработкой и пропиткой в расплаве кремния до 2050 С (1).

Однако полученные при этом изделия имеют низкую износостойкость.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ получения антифрикционных изделий, включающий смешивание наполнителя иэ кокса и графита с каменноугольным пеком, прессование под давлением 50 кгс/см

2 из полученной смеси заготовки, термообработку до получения материала с размером пор 30-120 MKM и пропитку расплавленным кремнием при температуре 1800-2200оС в вакууме 10 "вЂ”

10 2 мм рт.ст. (2), Указанный способ позволяет получить изделия с повышенной механической прочностью и износостойкостью.

Это достигается тем, что в качестве основы, предназначенной для пропитки кремнием, используют углеродные заготовки с размером пор 30-120 мкм.

Однако изделия, получаемые указанным способом, гаэопроницаемые. Это ограничивает область применения изделий из материалов этого класса (силицированных графитов) в торцовых уплотнениях, предназначенных для работы в парогазовых средах.

Выход готовых изделий по газоне» ,проницаемости для известных силицированных графитов составляет до 70%.

Такой относительно низкий выход годных иэделий по газонепроницаемости объясняется относительно крупным размером пор (30-120 мкм) пористой углеродной заготовки, взятой в качестве основы для пропитки расплавленным кремнием, и дальнейшей термической

30 обработкой.

973509

Кроме того, использование заготовок с такими широкими пределами значений открытой пористости и размера пор не может способствовать равномерной пропитке по объему заготовки расплавленным кремнием и, как следствие, отрицательно влияет на стабильность свойств силицированного материала. Так, например, предельные значения по плотности у таких материалов колеблются от 2,3 до 2,У г/смз, 1Î предел прочности при сжатии изменяется от 3000 до 7000 кг/см „ т.е, в

2,5 раза.

Целью изобретения является повышение гаэоплотности и стабилизации фи» зико-механических характеристик антифрикционных силицированных иэделий.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения антифрикционных изделий, включающему сме- о шение кокса и графита с каменноугольным пеком, прессование, термообработку и пропитку изделий кремнием в вакууме, кокс и графит берут в соотношении, мас.Ъ: 2,5-24,1, смешивание с каменноугольным пеком осуществляют при соотношении, мас.Ъ 1,5-3:1, при температуре 140-150 C в течение 23 ч с последующим охлаждением, измельчением до получения порошка с размером частиц менее 1 мм, содержащего 50-57Ъ частиц с размером менее

0,09 мм, а прессование осуществляют при давлении 120-200 кг/см, Повышение гаэоплотности и стабильности физико-механических свойств но-З» вого антифрикционного силицированного материала обеспечивается благодаря мелкозернистой пористой структуре исходного графита с размером пор 310 мкм, предназначенного для пропит- 40 ки расплавленным кремнием. Исходный графит с размером пор менее 3 мкм не пропитывается расплавленным кремнием, графит с размером пор менее 10мкм не обеспечивает достаточную газоплот-45 ность силицированного графита.

Получение исходного графита с укаэанным размером пор достигается применением смеси, состоящей иэ нефтяного кокса, природного графита и каменноугольного пека, взятых в определенных соотношениях, режимом приготовления этой смеси, гранулометрическим составом пресс-порошка, полученного после охлаждения и дробления массы и величиной давления прессования заготовок.

Предельные значения массовых соотношений нефтяного кокса к природному графиту менее 2,5:1 и наполнителя к 0 каменноугольному пеку менее 1,5:1 приводят к образованию внутренних дефектов (раковин, внутренних трещин) в заготовках после их термической обработки вследствие повышенного со- 65 держания природного графита и каменноугольного пека.

Предельное значение массовых соотношений нефтяного кокса и природного графита более 24:1 и наполнителя к каменноугольному пеку более 3:1 приводит к получению материала после термической обработки с пониженной механической прочностью из-эа недостаточного количества связующего.

Смешивать массу при температуре свыше 150 С более 3 ч нецелесообразно ввиду повышенного расхода тепловой и электрической энергии. Смешение массы при температуре ниже 130ОС менее 2 ч приводит к ее неоднородности и, следовательно, к образованию тре- . щин после термической обработки.

Отличительная особенность способа заключается и в том, что полученную массу охлаждают, измельчают до получения частиц размером менее 1 мм, содержащую 50-57Ъ частиц размером менее

90 мкм и прессуют при давлении 120203 кгс/см .

Процесс измельчения позволяет получить частицы, способные прессоваться в холодном состоянии, что в дальнейшем позволяет при прессовании в указанных выше пределах изготовить материал с заданной пористостью.

Использование частиц более 1 мм не позволяет получать материал с мелкозернистой пористой структурой.

Гранулометрический состав пресспорошка и величина давления прессова.ния заготовок, формируемых при температуре 15-25ОС, непосредственно влияют на величину пор в материале.

Пресс-порошок с размером частиц менее 1 мм, содержащий 50Ъ частиц менее 90 мкм, следует прессовать при давлении 120 кгс/см1, при этом размер пор в материале после термической обработки близок к 10 мкм.

Пресс-порошок с размером частиц менее 1 мм, содержащий 57Ъ частиц менее 90 мкм, следует прессовать при давлении 200 кгс/см, при этом раэ1 мер пор заготовок после термической обработки близок к 3 мкм.

Пример 1. В смесильную машину засыпают 1080 кг кокса нефтяного пиролиэного прокаленного марки

КНПС (ГОСТ 22898-78) тонкого помола (150-5 мкм), содержащего частицы менее 90 мкм в количестве 78Ъ, и 45 кг природного графита марки ЭЗМ (ГОСТ

7478-75), что соответствует массовому соотношению 24:1. Кокс и графит смешивают при 90ОС в течение 30 мин, затем к полученной смеси добавляют каменноугольный пек 375 кг (ГОСТ

102000-73), что соответствует массовому соотношению вышеописанного наполнителя к пеку 3:1, Полученный состав смешивают в течение 3 ч при 150 С.

Затем горячую массу продавливают че973509 рез мундштук в виде цилиндрических блоков диаметром 200 мм и после охлаждения блоки дробят. Куски, полученные после дробления блоков, измельчают в шаровой мельнице до получения пресс-порошка с размером частиц до 1 мм, содержащего фракцию менее

90 мкм в количестве 57%. Из полученного пресс-порошка на гидравлических вертикальных прессах прессуют в чресс-формах при 25 С заготовки диаметром 142 мм и длиной 260 мм при давлении 200 кгс/см . Заготовки термообрабатывают в углеродной пересыпке в газовой печи при конечной температуре 1200 С со скоростью Я /ч и затем в электрической печи сопротивления при конечной температуре 2400 С со скоростью 30 С/ч. Из полученного ,углеродного материала механическим путем изготавливают детали узлов трения и образцы для определения фиэикомеханических и фрикционных характеристик. Затем детали и образцы подвергают пропитке расплавленным кремнием в электрической вакуумной печи

ЭВП-1500 при остаточном давлении 10 вЂ”

10 мм рт.ст. до 2000 С со скоростью нагрева 400 С/ч.

Пример 2. В смесильную машину засыпают 975 кг кокса (как в примере 1), содержащего частицы менее

90 мкм в количестве 81%, и 75 кг природного графита (как в примере 1), что соответствует массовому соотношению 13:1. Кокс и графит смешивают при

85 С в течение 30 мин, затем к полученной смеси добавляют каменноугольный пек (как в примере 1) в количестве 450 кг, что соответствует массовому соотношению наполнителя к пеку

2,3:1. Полученный состав смешивают в течение 2,5 ч при 140 С, затем горячую массу продавливают через мундштук в виде цилиндрических блоков диаметром 200 мм и.после охлаждения блоки дробят. Куски, полученные после дробления блоков, измельчают в шаровой мельнице до получения пресс-порошка с размером частиц до 1 мм, содержащего фракцию менее 90 мкм, в количестве 54%. Иэ полученного пресспорошка на гидравлических вертикальных прессах прессуют в пресс-формах при 20 С заготовки диаметром 142 мм и длиной 260 мм при давлении.

150 кгс/см . Далее изготавливают из2 делия как в примере 1.

Пример 3. В смесильную машину засыпают 645 кг кокса (как в при5 мере 1), содержащего частицы менее

90 мкм в количестве 84%, и 255 кг природного графита (как в примере 1), что соответствует массовому соотношению 2,5:1. Кокс и графит смешивают (ц при 80 С в течение 30 мин, затем к полученной смеси добавляют каменноугольный пек (как в примере 1) в количестве 600 кг, что соответствует массовому соотношению наполнителя к 5 пеку 1,5:1. Полученный состав смешивают в течение 2 ч при 140 С. Затем горячую массу продавливают через мундштук в виде цилиндрических блоков диаметром 200 мм и после охлаждения .@ блоки дробят. Куски, полученные после дробления блоков, измельчают в шаровой мельнице до получения пресс-порошка с размером частиц до 1 мм, содержащего фракцию менее 90 мкм в ко 1личестве 50%. Из полученного пресс-порошка на гидравлических вертикальных прессах прессуют в пресс-формах при

15 С заготовки диаметром 142 мм и длиной 260 мм при давлении 120кгс/см .

Далее изготавливают иэделия как в примере 1.

В таблице приведены свойства материалов, полученных но предлагаемому и известному (прототипу) способам.

Данные таблицы показывают, что

35 предложенный способ обеспечивает получение новых антифрикционных газонепроницаеьых силицированных изделий, способных сохранять 100%-ную газонепроницаемОсть; обеспечивает стабиль40 ность свойств материала вЂ” разброс значений по плотности составляет 2,72,9 г/см . (7%) вместо 2,3-2,9 г/см (26% по прототипу) и по прочности при сжатии 5200-6100 кгс/см (17%)

45 вместо 3000-7000 кгс/см (230% по прототипу) и повышает выход годных изделий до 100%.

Новый материал также отличается

« @ хорошими антифрикционными характеристиками: скорость изнашивания не превышает 0,4 мм/год и коэффициент трения пары составляет 0,01-0,015.

973509

Выход годных изделий, %

Свойства

Материалы

Газонепроницаемость

Плотность, г/,„, 3

Прочность при сжатии, кгс/см

По примеру

8,6-10-

100

5200

2,7

1i0 ° 10 6

100

2,8

3500

1,4 ° 10 6

100

6100.

2,9

Среднее значение

5600

2,8

Известный (прототип) 3000-7000 1 0 10

2,3-2 9

Среднее значение

5000

2,6

Формула изобретения

Составитель В.Соколова

Редактор М.Дылын ТехредМ.Надь Корректор О.Билак

Заказ 8603/24 Тираж 641 Подписное

ВНИИХИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

Способ получения антифрикционных изделий, включающий смешение кокса и графита с каменноугольным пеком, прессование, термообработку и пропитку изделий кремнием в вакууме, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения гаэоплотности и стабильности физико-механических харак- 45 теристик изделий, кокс и графит беруT в соотношении MaC.%: 2,5-24,1 смешивают с каменйоугольным пеком в соотношении, мас.%, 1,5-3:1 при 140150 С .в течение 2-3 ч с последующим охлаждением, иэмельчением до получения порошка с размером частиц менее 1 мм, содержащего 50-57% частиц размером менее 0,09 мм, а прессование осуществляют при давлении 120200 кг/смЭ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 441144884411,, кклл. C 04 В 31/04, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

У 707129, кл. С 04 В 35/52, 1977.

Способ получения антифрикационных изделий

Шихта для изготовления огнеупора // 947139

Способ изготовления поликристаллических изделий и шликер для литья поликристаллических изделий // 939424

Шихта для изготовления огнеупорных изделий // 927781

Способ изготовления керамических изделий // 927780

Способ изготовления огнеупоров // 925916

Шихта для изготовления теплоизоляционного огнеупорного материала // 920047

Шихта для изготовления теплоизоляционного огнеупорного материала // 920046

Керамическая масса для изготовления строительных изделий // 920037

Способ поляризации пьезокерамических элементов // 918284

Способ изготовления изделий из порошка // 2100313

Способ изготовления фасонных изделий из высокотемпературного сверхпроводника // 2104256

Изобретение относится к способу изготовления высокотемпературного сверхпроводника и сформированных из него фасонных тел, состоящего из окислов висмута, стронция, кальция, меди и при необходимости свинца, а также сульфатов стронция и/или бария

Способ изготовления трубчатых фасонных деталей из высокотемпературного сверхпроводящего материала // 2104822

Способ получения материала для костного имплантата // 2108069

Высокотемпературный сверхпроводник // 2111570

Изобретение относится к сверхпроводящим материалам и может быть использовано в таких областях, как энергетика (системы генерирования, хранения и передачи энергии на расстояния), транспорт (авиа- и космические аппараты, поезда на магнитной подушке), электроника и вычислительная техника (сверхпроводящие квантовые интерферометры, сверхпроводящие элементы памяти), физика элементарных частиц (сверхпроводящие ускорители), горнодобывающая промышленность (магнитные сепараторы) и медицина (сверхпроводящие томографы)

Способ изготовления формованного металлокерамического композитного материала, полученный этим способом металлокерамический композитный материал, формованная композиция (варианты) и способ получения металлического алюминия // 2114718

Изобретение относится к области электрометаллургического производства алюминия из его оксидов и может быть использовано для производства пригодных для электрохимических процессов электродов

Связующее для огнеупоров // 2118626

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и предназначено для использования при изготовлении углеродсодержащих изделий и масс

Способ получения водно-оксидной вяжущей суспензии // 2118627

Изобретение относится к производству сырья для получения термозащитных покрытий металлов

Огнеупорный материал и способ его получения // 2122535

Способ получения однородно уплотненных материалов // 2123486

Изобретение относится к производству материалов различного технического назначения с повышенной плотностью, эксплуатируемых в условиях повышенных температур и агрессивных сред