Самосмазывающие материалы на основе сшивающихся связующих. Для изготовления подшипников скольжения тяжелонагруженных и высокоскоростных узлов трения наиболее используемыми являются сшивающие полимерные связующие - фенолформальдегидные, эпоксидные и другие смолы.
Среди них особо интересны фенолформальдегидные смолы, имеющие развитую сырьевую базу, обладающие высокими удельными физико-механическими характеристиками. На основе этого связующего создана группа композиционных материалов и покрытий антифрикционного назначения, нашедших широкое применение в машиностроении 9 . В качестве функциональных добавок, улучшающих износостойкость и снижающих коэффициент трения, в фенолформальдегидные смолы вводят графит, дисульфид молибдена, фторопласт-4, порошки металлов и оксидов, образующие на поверхностях трения устойчивую пленку переноса.
Эффективным методом повышения фрикционных характеристик для композиций такого типа является реализация термоактивационного эффекта.
Суть эффекта заключается в образовании в зоне трения многокомпонентной пленки, состоящей из сухой смазки и металлополимера, который генерируется непосредственно в процессе трения, благодаря разложению под действием локальных температур введенной в состав композиции металлосодержащей соли. Расширения нагрузочно-скоростного диапазона реализации термоактивационного эффекта удается достичь при использовании специальных методов обработки рабочей поверхности металлического вала. Так, фосфатирование вала из стали 45 в течение 3-15 мин позволяет снизить нагрузочно-скоростные режимы трения, обуславливающие образование металлополимерной антифрикционной пленки, при одновременном снижении коэффициента трения.
Образование фосфатного слоя на поверхности вала способствует закреплению частиц смазочных компонентов, содержащихся в материале подшипника, увеличивает время нахождения их в зоне трения и тем самым обеспечивает стабильную работу узла трения. Все большее распространение в машиностроении получают композиционные материалы на базе сшивающихся связующих холодного отверждения.
Преимущества таких материалов высокая технологичность изготовления и переработки, возможность использования в полевых и ремонтных условиях способствует их широкому применению. Среди таких композитов в настоящее время наиболее известны материалы на основе эпоксидных смол и их различных модификаций. В последние годы внимание привлекают ненасыщенные полиэфирные смолы. Данные связующие имеют более низкую стоимость по сравнению с эпоксидными, высокие эксплуатационные показатели.
Существенным недостатками полиэфирных смол являются низкая ударная вязкость, высокие усадка и коэффициент трения. Традиционные сухие смазки не обеспечивают значительного улучшения фрикционных характеристик полиэфирных смол. Наибольший эффект снижения коэффициента трения достигнут при введении компонентов, формирующих в зоне трения разделительные слои, например, легкоплавких полиолефинов. Под действием температур в зоне фрикционного контакта на поверхности полимерного подшипника формируется пленка расплава полиолефина, которая снижает адгезионное взаимодействие полиэфирного связующего с металлической поверхностью.
Одним из главных достоинств полиэфирных связующих по сравнению с материалами аналогичного класса является возможность регулирования времени нахождения в частично сшитом резиноподобном состоянии. Композиционный материал, находящийся в резиноподобном состоянии, может быть легко трансформирован в изделия сложной конфигурации без использования сложной технологической оснастки. Достаточная длительность резиноподобного состояния - от десятков минут до нескольких часов - позволяет формировать крупногабаритные изделия с большой массой.
Используя этот эффект, можно формировать многослойные изделия, каждый слой которых обладает специфическими свойствами. Особый интерес это качество разработанных композиций приобретает при изготовлении крупногабаритных подшипников скольжения.
Разработаны технологическая оснастка и технологический регламент, позволяющие применять композиционные материалы на основе ненасыщенных полиэфирных смол при ремонте и восстановлении техники в полевых условиях. Для узлов трения с повышенными требованиями по надежности и долговечности разработан материал Хтиболон. Композиция включает термореактивное связующее эпоксидное, фенолформальдегидное, фурановое или их смеси и армирующий наполнитель в виде однонаправленных или хаотически расположенных углеродных волокон или углеродных тканей.
Дополнительно в состав введены твердые смазки, порошки полимеров, металлов, базальтовые, стеклянные, металлические волокна или ткани 3,8 . 1.3.