Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
способность образовывать промежуточный предохраняющий от схватывания слой за счет продуктов износа или отдельных структурных составляющих материала;
достаточно высокую теплопроводность, обеспечивающую отвод тепла, генерируемого в зоне тренпя;
низкпе значения коэффициента трения;
некоторый запас вещества, способного играть роль смазки и равномерно распределенного в виде включений в поверхностном рабочем слое или во всем объеме материала.
Одним из путей получения такого типа материалов является создание матрично-наполненных структур за счет введения в пластичную основу включений твердой несущей фазы методом совместного прессова-пия смесей соответствующих порошков и спекания или пропитки каркаса из твердой фазы более легкоплавким металлом. В работе [229] изучены антифрикционные свойства композиционных структур, в которых сочетал игь в качестве твердой несущей фазы углеродистая сталь 45, нержавеющая сталь Х18Н9Т и быстрорежущая сталь Р18 в отожженном состоянии et) сплавом ПСр40 на основе серебра (сплав серебро—медь--цинк— кадмий). Изготовлены образцы в виде колодочек с пазами на рабочих поверхностях, в которые заплавлялся сплав ПСр40; на рабочую поверхность наплавлялся сплав ПСр40, содержащий включения частиц быстрорежущей стали: пористые предварительно спеченные образцы пропитывались сплавом ПСр40.
Испытания образцов на трение были проведены без смазки в вакууме (1—5) • 10~5 мм рт. ст. и иа воздухе с периодической подачей в зону трения смазки УНИОЛ-1 по схеме вал—вкладыш при скорости 1 м/с. Нагрузка ступенчато увеличивалась до появления катастрофического износа. Во время испытаний непрерывно регистрировались износ, сила трения и температура. Контртело выполнено в виде ролика диаметром 40 мм из закаленной стали 38XMIOA и из титанового сплава ВТ14 с азотированной поверхностью.
Как видно из табл. 157, композиционные образцы обеспечивают высокую несущую способность (до 400—500 кГ/см2) при работе в вакууме. U осле испытаний на поверхности образцов всех типов в процессе трения образуется пленка серебряного сплава. Установлена оптимальная пористость, равная 30—40%- При работе со смазкой в среде воздуха все композиционные образцы показали высокую несущую способность (до 500—700 кГ/см2) при относительно низком коэффициенте трения (0,04 — 0,08).
287
Тажш образом, испытания показали перспективность создания мате-m со структурами матрично-наполненного типа и применения их в krfore ва некоторых видах изделий.
Институте проблем материаловедения АН YLLF разработаны ма-~»мжы двух разновидностей: сферические частицы релита и пластичная м^ритха на основе сплава серебро—медь; сферические частицы стеллита
100
200 300 AOO г. 500 Удельное давление, кГ/см^
0 0,180,280,450,65 0,90 1,60
Размер зерна релита, мм
Рис 218. Влияние размера зерен в композиционном материале на интенсивность изнашивания пары трения в зависимости от удельного давления (рабочая среда — глинистый раствор, неподвижная деталь подшипника наплавлена релитом T3-16-O подвижная (подшипник)):
J — релжт марки 3—3+ПСр40; 2 — релит марки 3—4+ПСр40; 3 — релит марки 3—6+ПСр40; 4 — релит марки 3—в+ПСр40; 5 — релит марки 3—16+ПСр40.
и пластичная матрица из свинцово-оловянистой бронзы [600]. В таких композициях большое значение имеет правильность выбора размера частиц твердого наполнителя. Минимальный износ при нагрузках в диапазоне 50—500 кГ/см2 наблюдается у материалов, изготовленных из сферических частиц релита размером 0,65—0,90 мм (рис. 218). Уменьшение и увеличение размера частиц повышало интенсивность износа в
I а Оли да 157 Антифрикционные характеристики и температура на расстоянии 1 мм от поверхности трения при предельной нагрузке композиционных материалов, <одгржащих серебряный сплав ПСр40
Материал
Образцы па основе беспористых сталей
Сталь 45 Сталь Х18Н9"! Сталь Р18
(литв ПСр40, наполнении »48 <O>1 мм)
Образцы из пористых сталей, пропитанных сплавом ПСр40
Сталь 45 Счаль Х18Н9Т Сталь PlS
0,16- -0,21 190- -210
0,18- -0,24 200- -280
0,12- -0,18 520- -600
частицами стали 0,14- -0,19 400- -500
0,18- -0,22 160— ISO
0,18- -0,27 150- ¦ ISO
0,14- -0,18 480— 520
310-340
:-:40—.sso 45,.1-500 350— JSO
270-ЗЮ
320-:-50
¦-',,ЦІ--140
288
несколько раз. Hn рпс. 210 (см. вклейку) показан вид поверхности трения работавшего подшипника.
Применение таких материалов для опорных подшипников скольжения шарошечных буровых долот вместо роликовых подшипников повысило проходку на долото в 2,3, а механическую скорость бурения и стой-кость — в полтора раза. Испытания проводились при давлении на долото 25 т, скорости вращения ротора 40 об/мин и расходе промывочной жидкости 45 л/с.
Металлостеклянные '
материалы
Поиски путей повышения износостойкости материалов трения на железной основе привели к созданию материалов, поры у которых заполнены ситаллнзованным стеклом. Твердые включения стекла играют роль твердых несущих включений, удерживаемых металлической пластичной матрицей. Положительными свойствами стекла являются низкий коэффициент трения, отсутствие способности к схватыванию с материалом вала и высокая прочность. Создание композиционных материалов из металла с включениями стекла позволяет преодолеть такой недостаток стекла, как высокая хрупкость. Мелкие включения стекла, которые оплавляются и заполняют поры при спекании материала из железного порошка, менее подвержены опасности хрупкого разрушения, чем крупные изделия из него.
