Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
Современные машины и механизмы в ряде случаев могут работать в условиях низких температур. Поэтому представляет интерес изучение зависимости прочностных характеристик спеченных материалов от пористости при пониженных температурах [504]. Изучено изменение прочности материалов на изгиб на образцах из чистого железа, железа с 10% никеля и меди с 10% никеля. Образцы железа спекали в среде водорода при температуре 1200° G в течение 2 ч. Железо-никелевый и медно-вакелевыя сплавы спекали в среде водорода 8 ч при температурах 1200 и IiOO0C соответственно (рис. 53).
При понижении температуры от 293 до 78 К прочность исследованных материалов повышалась на 145—330% по сравнению со значеоия-ми ее при комнатной температуре. Низкие температуры оказывают оо-лее сильное воздействие на материалы с малой пористостью. Криволинейная зависимость прочности от температуры для малых пористостей (10—12%) постепенно трансформируется в линейную зависимость при пористости 40—50% [504].
Рис. 53. Влияние темноратуры на прочность железа (а), желегм -г-
+ 10% НИКеЛЯ (6) И M•.•.TlI -г \»\
никеля (е) при изгиое для различных пористостей:
1 — 10: 2 ~ 13; j- 15: 4-11: ; — 20 — 22; 6 — 29 ~ 31; 7 — ^; і — 42. 9 — 50%.
Факторы, влияющие на усталостную прочность
Материалы в узлах трения работают в условиях знакопеременных циклических нагрузок в сочетании с нагрузкой тРАв"и^^^\^ из основных предпосылок усталостного разрушения. Простейшим ирв**-
91
ром знакопеременных нагрузок на поверхностях трения является наличие волны напряжений сжатия, идущей впереди движущегося выступа на поверхности одного из элементов пары трения, внедрившегося в поверхность контртела, и волны напряжений растяжения, следующей за движущимся вперед внедрившимся выступом. Однако иа нагрузки о? трения накладываются другие сложные циклические иа грузки. Поэтому проблема усталостной прочности материалов узлов трения особо актуальна. В болыпипстве случаев на материал подшипников при этом действуют внешние газовые среды и смазки.
Для выяснения влияния различных внешних сред на долговечность стали были исследованы копсольпые образны из стали 45 на усталость изгибом при вращении и трении [360]. Образцы готовились с концентратором напряжений в виде кольцевого надреза, поверхность которого предварительно шлифовалась. Образец нагружался трением в месте кольцевого
, _,,__ надреза, ожидаемого места разрушения от
О 40 80 120 240Р-105,Н/м циклической нагрузки. Испытания прово-Рис. 54. Зависимость долговеч- дились при знакопеременном симметричности (N) от давления (P) в зоне ном цикле повторных нагружепий с по-трения при ^постоянном Уровне стоянными Омане = 45 кГ/мм2 и приложенной нагрузкой трения. Скорость скольжения контртела пз стали на поверхности надреза составляла 0,5 м/с.
На рис. 54 показана зависимость дол* говечности от давления в зоне трения. Наибольшая долговечность обнаружена при граничном трении в среде аргона с подачей в зону трения вазелинового масла (рис. 54, кривая 1) и вазелинового масла активированного олеиновой кислотой (кривая 2). Долговечность при трении без смазки на воздухе, выраженная количеством циклов,— наименьшая, что указывает на значительное влияние среды на долговечность (кривая 3). Наличие максимума при небольших давлениях на кривых долговечности объясняется оптимальными условиями, возникающими при этих давлениях, для «залечивания» зарождающихся трещин усталости при пластической деформации поверхностей трения. Дальнейшее повышение давления приводит к локальному разрушению пленки смазочного масла И развитию процесса охватывания, повреждающего поверхность трения и способствующего зарождению трещин усталости под действием циклических напряжений. При выходе кривых на горизонтальный участок процесс схватывания достигает такой величины, что дальнейшее его увеличение перестает заметно влиять на зарождение трещин усталости, ш долговечность остается практически постоянной.
При аналогичных условиях испытаний показано также, что окжеяые пленки, образующиеся при трений, и тонкие слои смазочного масле играют экранирующую роль при адсорбционной усталости при трения в различных средах — приводят к повышению долговечности [361J.
Д. А. Драйгор [168] изучил влияние различных факторов на усте* лость и долговечность сталей при трении. Он показал, что усталостна* прочность материалов пары трения зависит от многих факторов — состояния исходной поверхности, изменения физического состояния иовее*»
циклических напряжении в среде аргона, граничное трение (1, 2), и в среде воздуха, сухое трение (3).
97
Z^^^^t^n^L^^ механической ш термин,* нпя, внешней сыпы^ свойств м„Т На П0ВеРХВ0<*и трения, скорости тРе-
окислении, способствующего образованию поверхностных дефектов.
Упрочнение поверхностного слоя под действием сил трения при таких режимах, когда не имеет места появление концентраторов напряжений, приводит к повышению усталостной прочности. Наиболее сильно снижает усталостную прочность схватывание поверхностей трения.
Долговечность стали в условиях повтор-нонеременных нагрузок при наличии очагов схватывания может снизиться в 10—15 раз по сравнению с долговечностью образцов, работавших без следов схватывания. С увеличением чистоты поверхностей трения предел усталости повышается. Процесс приработки существенно влияет на долговечность пары трения — при увеличении чистоты поверхности в процессе приработки усталостная прочность возрастает и, наоборот, ухудшение чистоты поверхности понижает ее.
