Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
В присутствии серусодержащих твердых смазок на поверхностях трения образуются в основном сульфиды железа (FeS и FeS2), которые сосредоточиваются в тонких поверхностных слоях по глубине, не превышающей 10—20 мк, и возобновляются вследствие постоянно протекающего диффузионного процесса при их износе [122].
Влияние твердых смазок на несущую способность и коэффициент трения композиционных материалов
Введение графита. Введение твердых смазок в спеченные антифрикционные материалы началось с применения графита [155]. В настоящее время в зависимости от назначения и требуемых свойств материалов доля графита в них может колебаться от О до 90%. В материалах на основе бронз его вводят преимущественно от 1 до 8, а в материалах на основе железа — от 0,5 до 20%. Действие графита как твердой смазки проявляется только тогда, когда оп находится в структурно-свободном состоянпп и участвует в образовании рабочих пленок на поверхностях трения.
Наиболее распространено применение антифрикционных материалов на железной и бронзовой основах с содержанием графита до 3 мас.%. В работе [61] отмечается, что с увеличением содержания графита от 1 до 3% предельная несущая способность железографита повышается от 37 до 100 кГ/см2 в условиях трения со смазкой и от 20 до 45 кГ/см2 прп ограниченной смазке. При повышении содержания графита в этих пределах уменьшается склонность материала к заеданию и схватыванию, увеличивается износостойкость, наблюдается тенденция к снижению коэффициента трения, что расширяет пределы работоспособности материалов по скоростям скольжения и нагрузкам [372, 485].
Содержание графита влияет на величину коэффициента трепия. При
108
Рис. 70. Зависимость коэффициента трения железографита от содержания графита в шихте при различных скоростях скольжения (трение с ограниченной смазкой при нагрузке 20 кГ/см2):
J-0,5; 2 — 1; 3 — 2; 4 — 4 м/с.
увеличения количества графита до 1% имеет место упрочнение мате-рдела за счет образования перлита в структуре, в результате чего коэффициент трения возрастает, что характеризуется первым максимумом на Кривых (рис. 70). Дальнейшее увеличение содержания графита приводит к снижению значений коэффициента трения, так как значительная часть графита остается в структурно-свободном состоянии, и он начинает играть роль твердой смазки (минимум значений коэффициента трения на кривых рис. 70).
При большом содержании графита начинает сказываться разупрочнение металлического каркаса материала 8а счет увеличения объема пор, в которых аалегает графит, в результате чего увеличиваются износ и коэффициент трения.
При одном и том же содержании графита величины допустимой нагрузки и коэффициента трения зависят от условий трения. Наличие смазки позволяет работать при более высоких нагрузках и с более низкими значениями коэффициента трения. Смазывающее действие графита в присутствии обильной смазки сказывается уже при наличии 1% графита. В условиях ограниченной подачи смазки и более тяжелых условиях трения
содержание графита иногда повышают до 4—7% [61, 62, 312, 334» 382].
Материалы с более высоким содержанием графита (свыше 7— 10 мае.%, пли 20—30 об.%) составляют специальную группу металлогра-фитовых материалов, предназначенных для тяжелых и предельно тяжелых условий работы. В этом случае смазочная способность графита проявляется в окислительной среде до температуры 700° С. При благоприятных условиях трения коэффициент трения материалов равен 0,05, при неблагоприятных — 0,3— 0,8 [763, 764]. В зависимости от содержания графита изменяется коэффициент трения железографитовой композицип (табл. 53).
В условиях трения без смазки прп скорости 4,6 м/с и нагрузке 2,3 кГ/см2 коэффициент трения богатых графитом материалов равен коэффициенту трения чистого графита. Предельные значения PV для такого типа материалов равны 89,3 кГ • м/см2 • с [515, 763, 764]. Применение смазки в процессе трения металлографитовых материалов позволяет получать коэффициент трения более низкий, чем у бронз (фосфористой и свинцовистой) п PV-1000 кГ-м/см2-с [515].
Вводя графит, можно в широких пределах влиять также на антифрикционные свойства материалов на основе сплавов никеля с железом и медью. Графит в составе материалов на основе никеля и его сплавов с железом (композиция Fe — Ni — G) и медью (композиция (Ni — Cu — С) ври трении без смазки в условиях торцевого трения скольжения прп высоких скоростях и малых нагрузках (0,7 кГ/см2) [543] обеспечивает
T a h л и ц а 5о Зависимость коэффициента трения от содержания графита
» о-таь композиции. Коэффициент трения
PV с
60 40 0,13—0,20
50 50 0,13—0,14
40 GO 0,15—0,16
30 70 0,15—0,16
20 80 0,18—0,19
109
____устойчивой разделительной пленки при трении по стали толь-»
врц OtopocTH до 11 м/с (табл. 54). Превышение этой скорости и дав-нм (шише 1 кГ/см2) сопровождается наволакиванием материала, его разогревом и сильным взносом, который увеличивается с повышением со-держання графита.
»6я та а 54. Антифрикционные свойства металлографитовых материалов при н«л без смазки по стали У9А (HRC = 52) при V =11,5 м/с и P = 0,7 кГ/мс*
