FZB3G环保型高性能弹性金属塑料瓦

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第32卷第2期2009年4月

水电站机电技术

Mechanical&ElectricalTechniqueofHydropowerStation

Vol132No12Apr12009

FZB3G环保型高性能弹性金属塑料瓦

孙承玉1,刘平安2,魏柏林1,郑东旭1

(11大连三环复合材料技术开发有限公司,辽宁大连116100;21哈尔滨电机厂有限责任公司,黑龙江哈尔滨150040)

摘　要:介绍了进一步提高产品的可靠性及使用寿命,满足更高的使用要求,采用高强度合成纤维和高耐磨特种工程塑料增强改性聚四氟乙烯树脂,研制开发了新一代环保型高性能弹性金属塑料瓦。经过对产品的性能测试,产品具有极高的耐磨损性能和优异的机械性能,是一种高性能更新换代产品。关键词:新一代塑料瓦;环保;增强改性;高性能　　中图分类号:TH133.31+3

文献标识码:B

文章编号:167225387(2009)0220020204

0　概述

目前市场上塑料瓦的瓦面材料分为两种:一种为纯聚四氟乙烯塑料瓦(表面呈白色),它是采用纯聚四氟乙烯板料热压复合而成的复合材料瓦面。聚四氟乙烯,是固体材料中摩擦系数最低,润滑特性和耐化学腐蚀等优点:度较低,抗蠕变性能差,。

(表面呈灰黑色),,与金属丝弹性层模压复合再经烧结塑化而成的复合材料瓦面。该材料弥补了前述纯聚四氟乙烯瓦面的缺点,耐磨损性能比纯聚四氟乙烯提高了7倍以上,提高了材料的综合性能,在长期使用中已显现出它的诸多优异性能。但存在添加改性材料中含有金属铅,不符合环保要求,是该产品的一大缺点。

中国电力企业联合会组织行业专家进行“全国水轮发电机塑料瓦推力轴承运行情况调研”,通过对11个大型水电站75台机组使用国内外塑料瓦情况

环公司推出了新一代FZB3G环保型高性能弹性金

属塑料瓦。

1　,它的低摩擦性能和自润滑性能,降低运行损耗和安全启停机等特点,提高了机组推力轴承运行的安全可靠性。

塑料瓦表面摩擦材料耐磨性能的优劣,不单纯是一个使用寿命问题,对安全可靠运行影响很大。轴瓦耐磨性能较差,运行时易产生磨屑,特别是初始磨合阶段和启停机线速度低于润滑边界条件时磨屑增加,由于塑料磨屑密度小,漂浮在油面上,当油过滤器不能有效将漂浮物全部滤除的状况,在旋转部件搅拌的作用,磨屑完全混入润滑油中,导致损伤摩擦表面,甚至发生磨屑在进油边部位积聚堵塞楔形进油边,无法建立流体动压润滑油膜,瓦面出现严重磨损(沿圆周出现犁沟状),严重时发生轴瓦烧损。因此,保证塑料瓦具有更高的可靠性和安全裕度,进一步提高塑料瓦的耐磨损性能是非常重要的。111　提高耐磨性能的材料配方研究

摩擦材料配方优化设计和生产工艺研究的重点:

(1)在材料配方及钎焊工艺焊料不允许有对人身体危害的物质,应符合国家环保要求。

收稿日期:2009202213

作者简介:孙承玉,男,研究员,从事减摩自润滑复合材料及轴承制品的研发和技术管理工作。

的调研,实际使用寿命一般未超过17年。调研报告提出“:希望塑料瓦制造单位重视使用寿命的研究,早日实现预期寿命”“;钎焊质量对塑料瓦的磨损和使用寿命有直接影响,建议研究采用科学的检验方法”。

我国水力发电装备制造已进入单容600MW以上巨型机组时期,随着机组的容量增大,机组推力负荷不断增加,对塑料瓦的可靠性能提出了新的更高要求。另外,磨煤机减速机也在向大型化、巨型化发展,推力负荷大幅度提高。针对市场需求,大连三

　第2期　　　　　　　　孙承玉,等:FZB3G环保型高性能弹性金属塑料瓦21

(2)材料满足环保要求的同时,大幅度提高材料

另外两个组分。因而在干摩擦中由于温升的影响,发生塑性流动的主要以聚四氟乙烯为主,使材料具

备优异的低摩擦性能。

高强纤维的熔融温度远大于聚四氟乙烯和高耐磨特种工程塑料,所以三者的共混塑化存在一定的机械结合,在微观上存在微孔隙,当轴瓦长期处在润滑油的工作环境,在瓦面的近表层吸附大量的油分子。在该条件下,特别是在启动停机当速度低于润滑边界条件时,显现出比任何一种瓦面材料都要优越的边界摩擦性能。

新一代塑料瓦还具有优越的水润滑性能。用水作为润滑介质时,有良好的低摩擦性能和极佳的耐磨损性能。在油水混合润滑工况下,轴瓦仍可安全运行。

的摩擦磨损性能,提高安全裕度和使用寿命。

FZB3G新一代塑料瓦表面摩擦材料采用高强度合成纤维和高耐磨特种工程塑料进行增强改性聚四氟乙烯,形成以高强度纤维为骨架,高耐磨工程塑料为耐磨质点,聚四氟乙烯为固体润滑基体提供低摩擦的环保型高性能化复合材料。112　材料配方中各材料的特性

(1)高强度合成纤维:是一种新型高科技合成纤维,具有超高强度,高模量和耐高温,耐酸耐碱,重量轻等优良性能,其强度是钢丝的5～6倍,模量为钢丝的2～3倍,韧性是钢丝的2倍,在560℃的温度下,不融化,不分解,具有良好的绝缘性和抗老化性能。

(2)高耐磨特种工程塑料:具有耐高温、耐磨损和自润滑性能,在水中的耐磨性更佳;热稳定性好、热分解温度达530℃;干摩擦极限PV值可高达215MPa m/s;导热系数是一般塑料的3～5倍;电绝缘性优越于聚四氟乙烯;耐腐蚀和耐辐射性能极佳等特性。

(3)数最小0104);。它的减摩性能,,呈柱形“流线型”,内聚力低,互相作用力小,易剪切滑移。干摩擦时易向对摩件表面转移形成固体润滑膜,从而形成聚四氟乙烯之间的滑移。113　配方设计分析

在摩擦学中,获得较低摩擦系数的方法之一,在硬基体中存在较软且易发生剪切的低摩擦材料[1],而承载能力取决于基体的强度,干摩擦时剪切发生在低摩擦材料,摩擦系数约等于软材料发生塑性流动时的临界剪应力与基体屈服应力的比值[1]。两种高性能添加材料对聚四氟乙烯增强改性后,在显微镜下观察到材料表面组织中均匀分布了密集亮点,主要是以高耐磨工程塑料为基体的耐磨质点,材料断口形貌看出高强纤维均匀分布于树脂之间,形成无序纵横交错的网格骨架,提高了摩擦材料的抗压缩和抗剪性能,从而大幅度提高了摩擦材料的耐磨损性能,同时也提高了摩擦材料与金属丝垫之间的结合牢度。材料结构中的低摩擦材料聚四氟乙烯线

),是高耐磨工程塑料(319×膨胀系数(10×10-5/℃

)的216倍,同时又远远大于高强纤维的线10-5/℃

膨胀系数,并且在改性材料中质量百分比远远超过

2　材料性能试验

211　,

M-2000磨损试验机图GB3960《塑料滑动摩擦磨损试验方

法》在同等条件下测试,测试结果见表1

。

图1　M-2000磨损试验机试验示意注:试件尺寸:30×7×3(mm);润滑条件:干摩擦。

表1　塑料瓦的摩擦磨损性能对比

项　目摩擦系数磨损系数

3国外

塑料瓦①

0116～011756114×10-7

国内

某厂家②

0119～0124195×10-7

塑料瓦③

FZB03

塑料瓦④

FZB3G

01145～01160116～011756124×10-83155×10-10

注:①②表面颜色呈白色;③表面颜色呈灰黑色;④表面颜色呈浅黄色。

表1中各产品干摩擦时的摩擦系数差别不是很

大,但磨损系数值差别甚大,FZB3G新一代塑料瓦的耐磨损性能,在试验条件下,比本公司原产品提高

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水电站机电技术

第32卷　

127倍,比国内外同类产品均提高1000倍以上。212　润滑边界条件试验

FZB3G塑料瓦还具备优越的水润滑性能,用水

作为润滑介质时有极佳的耐磨性能和较低的摩擦特性。在MZS-200滑动轴承试验机上进行了摩擦系数和磨损测试。见表2215 …… 此处隐藏：4873字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……