НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК БЕЛАРУСИ

Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого

Композиционные антифрикционные материалы группы Флувис

Наиболее массовый на территории СНГ композит на основе ПТФЭ и кокса Ф4К20 разработан в 60-х годах. Он имеет невысокие прочностные характеристики и, из-за наличия в коксе абразивных примесей, заметно изнашивает контртело. Главное его достоинство – низкая цена. Ф4К20 выпасается в Кирово-Чепецке, Перми, Рошале, Санкт-Петербурге и др. В конце 80-х годов в СССР создано семейство композитов нового поколения Флубон, содержащий ПТФЭ и углеродные волокна (УВ) запорожского производства. Он обладает существенно более высокими потребительскими свойствами (прочность, износостойкость) и не изнашивает контртело. В настоящее время его производят в Перми, Рошале, Санкт-Петербурге, Симферополе.

В конце 90-х годов перед нами была поставлена задача восстановить производство наполненных фторопластов на Гродненском механическом заводе используя углеволокна белорусского производства. 

Нами разработан метод термического модифицирования углеродных волокон, позволяющий регулировать фракционный состав наполнителя при измельчении и достичь, благодаря этому, высоких физико-механических и триботехнических свойств полученного композита.

Установлено, что на свойства фторопластовых композитов противоречивое влияние оказывает длина углеродных волокон. Прочность, плотность повышаются с уменьшением длины волокон, но одновременно увеличивается коэффициент теплового линейного расширения (КТЛР), что нежелательно для материалов узлов трения. Проведена оптимизация технологии получения углеродной ленты на Светлогорском ПО «Химволокно» и ее измельчения на оборудовании Гродненского механического завода. В итоге разработана новая марка ленты углеродной ЛО-1-12Н (ТУ РБ 400031289170-2001) и организовано её серийное производство. 

В результате работы создан антифрикционный материал с торговой маркой Флувис (ТУ РБ 03535279.071-99) и организовано его промышленное производство на ОАО «Гродненский механический завод». Оптимальный фракционный состав углеволокнистого наполнителя позволил сформировать композит плотной структуры с наилучшими среди серийно выпускаемых аналогов свойствами.

Сравнение физико-механических свойств серийно выпускаемых в СНГ композитов на основе ПТФЭ.

Износостойкость материала – величина, трудно поддающаяся сравнению по литературным данным, так как триботехнические испытания проводятся при различных нагрузочно-скоростных режимах. Приводим результаты сравнительных испытаний Флувиса с материалами российского производства в реальных условиях работы одного и того же компрессора. Результаты получены ведущим специалистом России в области создания компрессоров без смазки д.т.н В.П. Захаренко («Экотехсервис», г.Санкт-Петербрг), на одной и той же конструкции уплотнений при конечном давлении 20,0 МПа и температуре нагнетания 150°С.

Предельный PV-фактор Флувис в 2 – 2,5 раза выше чем у сравниваемых композитов .

Предельные значения PV -фактора.

Износостойкость материала – величина, трудно поддающаяся сравнению по литературным данным, так как триботехнические испытания проводятся при различных нагрузочно-скоростных режимах. Приводим результаты сравнительных испытаний Флувиса с материалами российского производства в реальных условиях работы одного и того же компрессора. Результаты получены ведущим специалистом России в области создания компрессоров без смазки д.т.н В.П. Захаренко («Экотехсервис», г.Санкт-Петербрг), на одной и той же конструкции уплотнений при конечном давлении 20,0 МПа и температуре нагнетания 150°С.

Композит Флувис применяется в особо ответственных узлах трения, где ресурс работы и надежность оборудования оправдывают использование достаточно дорогого материала. Это поршневые кольца, уплотнения штоков, опорные поршневые кольца компрессоров; поршневые кольца в гидравлических системах, осевые подшипники, седла клапанов и шаровых кранов. Основные достоинства деталей, выполненных из Флувиса, – возможность работы без смазки, пониженный износ уплотнения, отсутствие износа сопряженной поверхности, стойкость к химическому воздействию агрессивных сред, надежная работа в труднодоступных местах, при низких температурах. Вследствие своей исключительной химической инертности он незаменим в компрессорах, которые должны обеспечивать высокую чистоту сжимаемых газов и применяются в химической, пищевой, автомобильной промышленности. 

С 2005 г кроме марок Флувис-10, Флувис 20 и Флувис-30 начат выпуск материала «Вакофлувис» ТУ РБ 40084698.165-2005, который оптимизирован для трения в сухих газах и вакуме. Флувис используется более чем на 100 предприятиях Беларуси и России. Производство на ГМЗ аттестовано по ISO-9001. С 1998 г только на экспорт в Россию поставлено композита более чем на 1 млн. долларов США. 

По отзывам российских потребителей (В.П. Захаренко, Г.П. Соболев) Флувис является лучшим серийно выпускаемым материалов за всю историю российского производства и лучшим по качеству материалом среди выпускаемых сегодня в СНГ. Это подтверждается регулярной закупкой заготовок из Флувиса Кирово-Чепецкими предприятиями «Поликс +» и «МИТО», которые изготавливают из него наиболее ответственные заказы. 

Постоянное научное сопровождение выпуска материала нашим институтом обеспечивает эффективную работу с потребителями материала. Кроме контроля технологии на производстве мы постоянно и напрямую работаем с потребителями материала. По нашему опыту, основные маркетинговые действия должны быть направления не столько на удовлетворение потребностей ремонтных служб (старое оборудование разработано под старые материалы, а потенциал новых, как правило, не реализуется и препятствием становится высокая цена) а разработчиков новой техники. Этот путь требует тесной работы трех сторон – разработчиков материала (ИММС НАНБ), производителей материала (завод) и потребителя (конструкторов).

 

Отдел № 2 « Физика и механика композиционных систем»

Контакты:
ИВАНОВ Л.Ф.
Тел: +375 (232) 34 06 24

Материалы Флувис, Вакофлувис и Суперфлувис на основе фторопласта-4 и углеволокон белорусского производства предназначены для изготовления деталей уплотнительных узлов, поршневых колец компрессоров и запорной арматуры. Обладают высокой износостойкостью, термо- и химстойкостью, герметезирующей способностью. Работают без смазки; Вакофлувис, кроме того, – в сухих газах и вакууме.

Суперфлувис изготавливается на основе углеткани «Белум» (ТУ BY 400084698.177), состоящей из углеволокон с  плазмополимеризованным фторполимерным покрытием. Используется в высоконагруженных узлах трения, работающих в экстремальных условиях.

Композиты группы Флувис серийно производятся на ОАО «Гродненский механический завод», а ткани Белум – в ИММС НАН Беларуси.

Другие разработки отдела