Новые материалы, применяемые при изготовлении подшипников

87

Что такое композитные материалы

Сейчас у многих на слуху такие слова, как композиты, композитные материалы. Так что это такое. Если посмотреть в ГОСТ 32794-2014, там можно прочитать точное определение материала.

Современные технологии смогли соединить материалы, имеющие свойства, которые отличаются между собой. Соединяют два и более материала, что бы получить новый материал с уникальными свойствами. Причем берется основной материал, который называется матрицей, и в него по специальной технологии вводятся специальные наполнители, которые и задают необходимые свойства. При этом зачастую объединяются такие качества материалов, которые в отдельности абсолютно противоположные между собой. Например, малый удельный вес и большая прочность, стойкость при воздействии агрессивных сред и малая гигроскопичность. Эти добавки заполняют ячейки и вместе с тем создают единое целое, работая в одном направлении. По виду добавки могут быть волокнистые, слоистые, порошковые и другие.

Новые материалы, применяемые при изготовлении подшипников | 1
Виды добавок для производства композитов

По технологии изготовления это может быть напыление, которое применяется в мелкосерийном производстве для изделий больших габаритов, может быть ручное формование, может применяться и технология подачи смол в форму под давлением. Последний метод имеет перспективу применения в больших партиях. Все виды технологий можно рассмотреть на схемах, представленных ниже.

Новые материалы, применяемые при изготовлении подшипников | 2
Виды производства композитов

Может применяться технология намотки, когда полимер в виде нити, пропитанный смолами, наматывается на основу, прессования, вакуумной инфузии, более современная технология, автоматизированная выкладка, метод литья.

Новые материалы, применяемые при изготовлении подшипников | 3
Схема технологии намотки

Самым сложным в процессе изготовления композитов является добиться того, что бы в материале все работало в одном направлении, то есть получить искомые свойства. При этом материал должен быть долговечным, не «сыпаться» и иметь искомые параметры. Над созданием такого «идеального» материала работают химики большинства стран. Например, в ноябре 2019 года в Москве прошла международная конференция под эгидой ИПХФ РАН по вопросу « Композитные материалы: производство, применение».

Запланировано участие НПП «Полипластик» в 23 –ей международной выставке пластмасс и каучуков в 2020 году. Жаль, но мы делаем только первые шаги в направлении композиционных материалов.

Подшипники, изготовленные из композиционных материалов

Композиты используются во многих отраслях промышленности, начиная от медицины, это хирургия, стоматология, заканчивая космической техникой и точным приборостроением. Сказать, в какой отрасли они применяются больше, просто нереально.

Если брать такую отрасль, как производство подшипников, композиты используются и в подшипниках качения и в подшипниках скольжения. Изготавливаются как полностью полимерные и композитные подшипники, так и частично, например, только тела качения. По поводу выбора полимера, здесь химическая промышленность предоставила богатый выбор. Поэтому выпускаются подшипники под определённые условия использования.

Высокие нагрузки, которым подвергаются подшипники в некоторых узлах современной техники, способны выдерживать только неметаллические детали. В основном, потребителями таких подшипников являются автомобилестроение, машиностроение и станкостроение. Сила трения тел качения в них сведена до минимальных показателей, поэтому они более долговечные и работают с меньшим шумом. Коэффициент линейного расширения у них меньше, за счет этого они могут работать с большим перепадом температур и выдерживать как высокие, так и низкие скорости.

При изготовлении в базовый матричный полимер добавляются волокна других материалов. Полученная структура имеет увеличенные показатели прочности и противодействия износу. В данных подшипниках применяют твердую смазку или они могут быть самосмазывающимися.

Популярные производители, выпускающие полимерные и композитные подшипники

К сожалению, российских компаний в этом списке пока нет. Из известных на рынке подшипников можно выделить следующих производителей.

Компания GGB

Можно сказать без преувеличения – самая крупная в мире компания по выпуску подшипников скольжения из полимеров, а также различных цилиндрических втулок, специальных деталей. Это также биметаллические и металлические подшипники, металлополимерные, полностью полимерные, подшипники, усиленные специальным волокном. Её продукция используется как в электростанциях, так и в робототехнике и в нанотехнологиях.

Новые материалы, применяемые при изготовлении подшипников | 4
Продукция компании GGB

Изготавливает подшипники, используя карбоновые волокна (чаще) с добавками из PTFT и PTS, иногда может добавляться графит, стекловолокно или РАI. Есть изделия, полностью изготовленные из РОМ.

Компания SKF, лидер по новым видам подшипников

Подшипники из композитов, работающие по принципу сухого скольжения, имеют маркировку, оканчивающуюся на буквы FW. Это могут быть как подшипниковые узлы, например, в опорах, так и отдельные подшипники.

Если рассматривать полимерные подшипники, которые компания выпускает, это в основном шарикоподшипники:

  • однорядные, тела качения – шарик, диаметр посадочной втулки от 3 до 60 мм;
  • упорные подшипники, тела качения – шарик, диаметр от 10 до 45 мм.

Материал, из которого изготовлен такой шарикоподшипник, обозначается в маркировке следующим образом:

  • РОМ – полиоксиметилен;
  • РР – полипропилен;
  • PTFT – полиэстер (политетрафторэтилен).

Последний материал используется в нитях для усиления рабочей поверхности, матрица изготавливается из эпоксидной смолы, а подложка из той же эпоксидной смолы и стекловолокна. Оба слоя имеют прочное сцепление и изготавливаются по технологии перекрестной намотки нитей. Но эта технология применяется для изготовления радиально – нагруженных подшипников, если возникает в процессе эксплуатации увеличенная нагрузка на один из краёв.

Новые материалы, применяемые при изготовлении подшипников | 5
Структура композитного подшипника в разрезе

Иногда компания выпускает подшипники комбинированные, то есть имеющие усиление обечайкой из металла.

Компания NSK

Из перечня продукции интересны следующие разработки:

Керамический подшипник для работы в агрессивных средах, коррозия практически не влияет на их работу, что удлиняет их срок пригодности. Постоянно идут исследования в этом направлении, комбинации различных добавок.

Подшипники, изготовленные из полимеров с добавлением фторсодержащих компонентов. Также используются в агрессивных средах, при работе в кислоте и в газовой агрессивно — активной среде. Очень востребованы химической промышленностью.

Новые материалы, применяемые при изготовлении подшипников | 6
Керамический подшипник

Разработки компании INA

Одним из пунктов этой компании это подшипники, материал которых имеет основу металл – пропиленов. Считают, что эти композиты имеют лучшие характеристики перед другими аналогами.

Из всего перечня композитных подшипников наиболее интересными можно считать следующие.

Подшипники, не требующие обслуживания, изготовленные из материала, который обозначается как Е 40, или политетрафторэтилена (PTFT). Такие подшипники не нуждаются в смазке на протяжении всего периода использования. Основная сфера их применения это гидроэлектростанции, медтехника, автомобильная промышленность, электронная промышленность.

Подшипники, смазывающиеся одноразово при изготовлении. Материал обозначается Е 50 или полиоксиметилен (РОМ). Продукт стоек к большому перепаду температур, к агрессивным средам. У него маленький коэффициент трения. Такие подшипники применяются в тяжёлой технике, например большегрузные автомобили и транспорт, в сельскохозяйственной технике, строительной промышленности и в станкостроении (крупные объекты).

Подшипники, изготавливаемые из материала Е 60 или политетрафторэтилена (PTFT). Плюс в этот состав добавлены специальные вещества. Они также называются необслуживаемыми, состав дает дополнительные антифрикционные свойства и хорошее скольжение. Применяют в основном в автомобильной промышленности для новых марок авто и в мебельной производстве.

Конечно, учитывая интерес к такому виду продукции, ждём появления новых разработок и от российских компаний.

 Внимание покупателей подшипников

Уважаемые покупатели, отправляйте ваши вопросы и заявки по приобретению  подшипников и комплектующих на почту или звоните сейчас:
     +7(499)403 39 91  
   
  Доставка подшипников  по РФ  и зарубежью.
  Каталог подшипников на сайте themechanic.ru
 
 
Blank - Date Template - 1

Внимание покупателей подшипников

Уважаемые покупатели, отправляйте ваши вопросы и заявки по приобретению подшипников и комплектующих на почту или звоните сейчас:
tel:+7 (495) 646 00 12
zakaz@themechanic.ru
Доставка подшипников по РФ и зарубежью.
Каталог подшипников на сайте

Blank - Date Template - 1

Внимание покупателей подшипников

Уважаемые покупатели, отправляйте ваши вопросы и заявки по приобретению подшипников и комплектующих на почту или звоните сейчас:
tel:+7 (495) 646 00 12
zakaz@themechanic.ru
Доставка подшипников по РФ и зарубежью.
Каталог подшипников на сайте