Для выявления оптимальных количеств антифрикционных ком­понентов-добавок, при которых достигаются наименьшие значения коэффициентов трения и износа многокомпонентных бронзофто­ропластовых материалов, были изготовлены образцы с фиксиро­ванными близкими к оптимальным значениями количественного содержания компонентов основ материалов и переменными коли­чественными соотношениями остальных, входящих в состав ком­позиций, порошковых компонентов. В качестве компонентов - добавок использовали свинец порошковый (ГОСТ 16138-78), гра­фит марки С-1 (ГОСТ 5261-50) и дисульфид молибдена (ТУ 48-19­133-75). При изготовлении образцов материалов последовательно­стью смешивания компонентов обеспечивались наиболее выгодные условия для формирования трехкомпонентных композиций. Горя­чее прессование осуществляли при оптимальных давлениях, соот­ветствующих количеству фторопласта в композициях. Для мате­риалов каркасного типа в состав смесей включали 50 % порошка бронзы Бр ОС 6-6 с размерами частиц 1—10 мкм, дисульфид мо­либдена или графит в количестве 3; 6; 9 % и фторопласт 4ДПТ (ос­

Тальное). Смеси материалов наполненного типа готовили из по­рошков фторопласта 4ДПТ с размерами частиц 1-15 мкм (85 %), бронзы с размерами частиц 30-160 мкм (6; 9; и 12 %) и одного из компонентов: графита, дисульфида молибдена или свинца с разме­рами частиц 2-8 мкм, а также из порошков фторопласта-4ДІ1Т с размерами частиц 30-160 мкм (80 %), бронзы с размерами частиц 1-10 мкм (11; 14 и 17 %) и одного из указанных компонентов.

В табл. 4.6 приведены средние значения коэффициентов трения и интенсивностей изнашивания, определенные по четырем образ­цам каркасных материалов каждого состава, испытанным на трение по втулкам из стали 40Х.

Таблица 4.6

Износостойкость и антифрикционные свойства каркасных материалов на основе бронзы

Коэффициент трения и износостойкость материалов зависят от количественных соотношений фторопласта с другими компонента­ми (графитом, Мо82) введенными в материал, и режимов трения. В

106

Любом случае, как уже отмечалось, введение графита и Мо82 улуч­шает антифрикционные характеристики материалов, содержащих фторопласт. Оптимальное количество компонентов-добавок нахо­дится в пределах 5—8 % (при приведенных режимах трения).

Для улучшения характеристик материалов наполненного типа при суммарном содержании наполнителей в количествах, близких к оптимальным, в зависимости от соотношений размеров частиц порошков фторопласта и бронзы достаточно введение компонен­тов-добавок в пределах 4—8 % (табл. 4.7).

Применение антифрикционных и уплотнительных материалов в условиях радиационного излучения требует использования в каче­стве основы материалов с повышенной стойкостью в радиацион­
ном поле. Наиболее подходящими материалами основ являются фторопласт-4МБ (ТУ П-207-68) и фторопласт-40 (МРТУ 6-05-817­68), выпускаемые в виде гранул или некомкующихся тонкодис­персных порошков и обладающие высокой стойкостью к радиации. Введение фторопласта-4ДПТ в эти сополимеры снижает коэффи­циент трения. Износостойкость в большей степени повышается введением бронзы, свинца, графита, дисульфида молибдена.

Для приближения к оптимальным количественным соотношени­ям компонентов в композициях смеси готовили из порошков фто - ропласта-4ДПТ с размерами частиц 30-160 мкм, бронзы с разме­рами частиц 1-10 мкм и фторопласта-40 или -4МБ с размерами частиц менее 1 мкм. Применение порошков компонентов с такими размерами частиц обеспечивало наиболее выгодные условия фор­мирования структуры наполненных материалов. При подготовке смесей сначала смешивали порошки фторопласта-4ДПТ и бронзы. При этом формировались гранулы с ядрами из частиц фторопласта - 4 ДПТ и оболочками из частиц бронзы. Последующее смешивание полученной смеси с порошком фторопласта-40 или -4МБ обеспе­чивало образование еще одной оболочки из частиц тонкодисперс­ных порошков сополимеров. При прессовании таких смесей фор­мируется структура материала, основа которого образуется спеканием порошковых компонентов наружных оболочек. Гранулы из фторопласта-4ДПТ и бронзы упорядоченно распределяются в основе-матрице.

Горячее прессование образцов материалов осуществляли при давлениях 30 МПа и температурах 565 ± 5 К с выдержкой в течение 90 мин.

В табл. 4.8 приведены средние значения коэффициентов трения и интенсивностей изнашивания, полученные при испытаниях по четырем образцам каждого состава материалов на основе фторо­пласта-40 по радиальной схеме трения.

При трении фторопласта-40, наполненного фторопластом-4ДПТ (образцы 1 и 2), как и при трении фторопласта-40 без наполнителя, на поверхности втулки не образуется защитная пленка, но снижа­ется его коэффициент трения и незначительно (в 1,5-2,5 раза) по­вышается износостойкость.

Трение образцов композиций с фторопластом-4ДПТ и бронзой на основе фторопласта-40 сопровождается формированием пленки на поверхности втулки. При увеличении количества бронзы в ком­позициях от 10 до 20 % износ уменьшается в 2,5—12 раз (образцы 3 и 4) и 60-200 раз в сравнении с композицией, содержащей только фторопласт-4 ДПТ (образец 2). Состав композиции 4, износостой­кость которой в 120—500 раз выше износостойкости фторопласта - 40 (образец 5) можно принять близким к оптимальному для плани­рования эксперимента по оптимизации факторов, влияющих на свойства материалов.