Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
К группе уплотнительных материалов относятся материалы с высоким содержанием графита, в которых для их упрочнения и снижения хрупкости вводится пластичный металл или сплав. Для торцевых уплотнений используются также спеченные материалы на основе железа, никеля, меди и других металлов, содержащие легирующие и антифрикционные присадки (табл. 202, 203). Такого типа материалы применяются преимущественно для уплотнения газовых и жидких сред с повышенными температурами.
Материалы для радиальных уплотнений. Спеченные материалы для уплотнения проточной части газовых и паровых турбин предназначаются для защиты вращающихся деталей ротора от износа. Они работают в условиях высоких температур, больших давлений газового потока, при звуковых и сверхзвуковых скоростях обдува с периодическим врезанием пера лопаток или гребпя лабиринтов ротора турбины в материал уплотни-je.jLjjoro кольца или лабириптпого уплотнения.
В газовых турбинах температура газового потока составляет 400— 850° С и более, скорость потока превышает 100—200 м/с, а в сопловых аппаратах первой ступени достигает 500 м/с. Газовый поток пмеет окислительный характер (продукты сгорания жидкого топлива с избытком воздуха или смесь газов состава 74% N2, 14% СО2 и 2% H2O) [258, 560]. В паровых турбинах уплотнительные материалы омываются потоком пара со скоростью 200—250 м/с при температуре 500—585° С и давлении 90 — 240 атм [539J. Водяной пар способен окислять материал уплотнительных вставок, так как при высокой температуре разлагается на
349
Таблица 201. X«ptrr«pscnmi упдопшгвлмшж мвтервтлов, со держа щи» добав шт трЪтюш
Gu
18—20
55-90
Основа
Основа
Nf
КврОял
40—42
45—10
Связка
5-10
Основа
Основа
$—10 Cr8C1, остальное TiC
15—45 VC а двойных карбидов V, W. Nb, Та
35-70 WC1 NbC1 VC, TaC
35—80 TiC
TiC образуется при введении 5—22 Ti и С
80 TiC
VVC WC
Друга» плаценты
Облит» артмяапм
Сплавы Fe—B, Ni—Mn—В, V — Al, Си?Р для появления жидкой фазы при спекании
0,5—3,0 Al, до 5 Fe, до 2 Mn для процесса старения сплава Cu-Ni
Основа — сталь состава: 1,5 С,
0—1,5 Si, 0,5—12,5 Mn, 1,5—20 Cr, 1,0—16 Mo,
0—38 Ni, 0,5-2,5 Cu,
0-1,5 Nb, 0-1,8 Al,
0—10,0 Со, 0—3,0 Ti, 0—3,0 V, 0—0,05 В
Pb 3—22, Sn 0—15
Mo в связке
W 50-70, Со 0,5-5, Cr 0,5—5
Со и С
"1
Уплотнения судовой арматуры, седла торцевых уплотнений
Уплотнения ротационно-поршвевых двигателей
Уплотнения для работы в растворах солей, торцевые уплотнения в торпедах
Скользящее уплотнение ротора двигателя внутреннего сгорания
Материал торцевого уплотнения
Уплотнения и подшипники скольжения
Торцевые уплотнения
СССР (4S81
ФРГ 16721 США [856]
ФРГ !732, 741]
США [800]
СССР [215]
СССР (143)
Япония [117]
Таблица 202. Характеристика материалов для торцевых уплотнений, союржпщич графит
Химический состан, %
Cn
Другие лоПлнки
40,0-70,0
12,5-16,0
76,0-81,0*
50-75 (покрыт никелем)
0,6—0,9
10,0
23,5-24,5
3,0-60
50,0-80,0
1,5-3,0
Остальное
60,5-63,0 Ni
19—24 сплава: 30Sb-32 Sn—32 Cu
2 > Fe илп Si
Основа Fe, 3—4 Pb, 1,5-3,0 Ni
44 Ni, 42,5 Fe, 2,5 ZnS
МСТОЛ HRfIlCIiMM МГТПЛЛИЧ'-СКОП
еостпилпющеп
Нанесение алюминии на волокні* или порошок графита методом элоктроосажде-
HIIH
В виде порошков в шихту
Оолпеть применение
Страна, литература
Проиптка графита сплавами
Смесь порошков наносится на трущуюся поверхность газовой горелки
Спекание смеси порошков
То же
Прикладки для роторов в двигателях Ванкеля
Уплотиитсльные кольца в двигателях с температурой газов до 450 С
США [872]
СССР [483]
Подвижные уплотнения газовых компрессоров
Уплотнптельные кольца
Торцевые уплотнения насосов п агрегатов по переработке молочных продуктов
Япония [620]
США [798]
ФРГ [786]
СССР [434]
водород п кислород, парциальное давление которого увеличивается с повышением температуры.
Для обеспечения безаварийной работы турбин в течение заданного срока службы, составляющего иногда тысячи часов, материал вставок или колен радиальных уплотнений должен удовлетворять следующим тре-бованиям Г484, 539, 560]:
обладать стойкостью против окисления и эрозии в среде рабочего потока:
иметь достаточную механическую прочность для выполнения монтажных работ и сопротивляться эрозии и нагружению при врезании лопаток:
обладать высокими антифрикционными свойствами: малым коэффи-ппентом трения и износом, хорошо прирабатываться и обрабатываться резанием, не пзнашпвать детали ротора, не навалакиваться на них и не схватывать в процессе трения при пуске турбины и во время ее работы;
коэффициенты линейного расширения вставок и диафрагмы должны быть близкими во избежание растрескивания вставок под действием тер-моупругпх напряжений.
Условия работы радиальных и лабиринтных уплотнений предопределяют выбор основы для них, в качестве которой большей частью берутся медь, никель и сплавы на их основе. Для придания материалам уплотнении необходимых антифрикционных свойств при врезании в их состав вводят наполнитель илп антизаднрные присадки, к которым предъявляются те же требования по теплостойкости, эрозионной и коррозионной стойкости, что п к материалу основы. Однако наполнитель должен иметь малую твердость п прочность, не взаимодействовать с основой материала и быть стабильным по химическому составу и структуре при спекании и в процессе работы. Таким требованиям по отношению к меди и никелю отвечают графпт, окпсь цинка, тальк, нитрид бора, слюда (см. табл. 202, 203) [64-69, 99, 167, 258, 484, 538-540, 544, 560].
