Комбинированные антифрикционные материалы

Весьма перспективны металлофторопластовые подшипники (МФПл). Они совмещают в себе преимущества составных частей: прочность и теплопроводность металлической (стальной) основы; высокую теплопроводность, прочность и противозадирные свойства напеченного пористого слоя из сферических частиц антифрикционного сплава; антифрикционные свойства заполняющей поры и образующей поверхностный слой смеси полимера с наполнителем.

Металлофторопластовые материалы предназначены для подшипниковых узлов машин и приборов, работающих в широком диапазоне условий.

Металлофторопластовые подшипники изготовляют из металлофторопластовой ленты (МФПл) в виде втулок методом точной штамповки. Лента состоит из четырех слоев (рис. 5.2).

1 – слой фторопласта, наполненного MoS₂, толщиной 0,01–0,05 мм;

2 – бронзофторопластовый слой толщиной 0,3 мм;

3 – слой меди или латуни толщиной 0,1 мм;

4 – стальная основа

Рисунок 5.2 – Металлофторопластовый подшипник

Верхний слой (приработочный) выполнен из фторопласта, наполненного дисульфидом молибдена MoS₂ (25 % по массе). Толщина слоя 0.01–0.05 мм. В тех случаях, когда допустимая величина линейного износа достаточно велика, первый слой утолщают до 0.1–0.2 мм. Второй слой (~ 0.3 мм) – бронзофторопластовый. Он представляет собой слой пористой бронзы БрО10Ц2, полученный спеканием частиц порошка сферический формы. Поры в этом слое заполнены смесью фторопласта с 20 % Pb (или фторопласта и дисульфида молибдена). Третий слой (0.1 мм) образован медью или латунью. Его назначение – обеспечить прочное сцепление бронзового пористого слоя с четвертым слоем – стальной основой. Толщина основы, которую изготовляют из стали 08кп, составляет 1–4 мм.

При работе такого подшипника пористый каркас второго слоя отводит теплоту и воспринимает нагрузку, а поверхностный слой и питающая его фторопластовая «губка» выполняют роль смазочного материала, уменьшая трение. Если первый слой в отдельных местах по какой–либо причине изнашивается, то начинается трение стали по бронзе, что сопровождается повышением коэффициента трения и температуры. При этом фторопласт, имеющий более высокий температурный коэффициент линейного расширения, чем бронза, выдавливается из пор, вновь создавая смазочную пленку. При тяжелых режимах трения, когда температуры нагрева превышает 327°С, происходит плавление свинца. Образующаяся жидкая фаза снижает коэффициент трения и тепловыделение.

Подшипники скольжения, изготавливаемые штамповкой из ленточного металлофторопластового комбинированного материала способны успешно работать без смазки в различных газовых средах (в том числе и химически активных) и в вакууме, а также при недостаточной смазке в диапазоне температур – 200 до + 300°С (при кратковременной работе до + 350°С). Выдерживают удельные нагрузки до 150 МПа.

Минералы

Для миниатюрных подшипников скольжения в прецизионных приборах, часовых механизмов используются различные минералы: естественные (агат), искусственные (рубин, корунд), ситаллы (стеклокристаллические материалы).