Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
149
ТабАяза 81. Хврвктеотгстика составов и свойств материалов на основе железа, содержащих различные фториды____
--- Приведенный износ, мг/см*
Фгорих Количество, % HB, кГ/мм» Пористость, % ролика вкладыша м-
AlF, AJF, AlF, AlF3 MgF, MgF, MgF, MgF, BaF, BaF, BaF, BaF, CaF, CaF, CaF2 CaF, CaF, CaF8 3 5 10 20 3 5 10 20 3 5 10 20 3 5 10 15 20 30 40 32 22 48 50 57 48 53 60 56 60 56 56 54 54 53 50 26 26 36 38 20 19 16 19 17 19 16 16 16 16 19 19 19 20 Неработоспособен То же » » » » 2,23 1,98 1,10 —0,50 0,50 0,30 0,29 —0,29 0,70 0,70 —0,42 —0,24 —0,25 —0,20 Неработоспособен То же » » » » 96,9 96,5 176,6 262,9 96,7 143,5 305,1 93,1 101,0 168,0 67,4 39,7 27,7 99 6 0,49 0,51 0,49 0,55 0,49 0,48 0,40 0,38 0,47 0,39 0,38 0,38 0,36 0,45
Введение фтористого алюминия ухудшило свойства пористого железа: материал стал неработоспособным. При введении фторидов в количестве до 40 об.% наблюдается катастрофический износ из-за недостаточной прочности металлической матрицы. Оптимальным содержанием для фторидов бария оказались 20, для фторидов кальция— 10—20 об.%.
Материалы, содержащие фториды, могут успешно работать без смазки в вакууме [51]. Так, материал на основе железа, содержащий 6% Ni и 1% С, в который дополнительно было введено 5% CaF2, после спекания, закалки и отпуска при работе в вакууме имел коэффициент трения 0,44— 0,46 и мог работать с небольшим износом при нагрузках до 55 кГ/см2 без схватывания.
Для антифрикционных материалов на железной основе, содержащих фтористый кальций, характерно появление при трении плотной пленки толщиной до 40—70 мкм. Вначале на шлифованной поверхности стального вала образуется сплошная тонкая пленка черного цвета, в дальнейшем покрывающаяся пятнами белого цвета. Такие пленки обладают большой адгезией к материалу основы и хорошо предохраняют трущиеся поверх-fcocTH от металлического контакта, выдерживая высокие нагрузки [564].
Смазочные свойства свинца
и других легкоплавких металлов
Наиболее ранние сообщения о применении свинца для пропиткп пористых подшипников относятся к 1939 г. [912]. В 1943 г. появился патент в США на применение пропитки пористых втулок-подшипников из сталп сплавом свинец — олово [744]. Свинец как твердая смазка в антифрикционных материалах привлекает к себе внимание высокой пластичностью и деформа-тивностью, отсутствием наклепа при комнатной и близких к ней температурах, низкой температурой плавления (табл. 82) [440].
ISO
Ввиду того что свинец почти не растворим в меди при комнатной температуре, в сплавах на основе меди он всегда присутствует в виде структурно-свободных включений. Однако малая прочность свинцовых бронз является причиной относительно низкой их износостойкости. Поэтому наиболее широкое применение свинцовистые бронзы находят в армированных материалах, у которых тонкий слой бронзы наносится методом наплавки или припеканпя на стальную подложку в виде полосы.
В 1952 г. Ф. А. Петренко опубликовал результаты исследований поведения мягких металлов в качестве смазки прп введении их в поры на рабочей поверхности подшипников [379]. Он показал, что мягкие металлы прп трении наволакиваются на поверхность втулок, улучшая их аптифрпкцпонные свойства.
После этого появилось большое количество патентов на применение твердых металлических смазок. Так, описаны материалы на основе железа с добавками до 10% свинца или свпнпа, легированного присадками олова, марганца, сурьмы. Предложено вводить в медь до 18% олова для снижения коэффициента трения [908]. В качестве пропиточных сплавов для пористой матрицы из вольфрама был использован сплав медь — титан — висмут или медь — титан — олово. Такие материалы применяют для электрических контактов [793], а для подшипниковых материалов были предложены сплавы на основе меди (64—88%) с добавками свинца (8-35%) и олова (до 10%) [799].
В качестве смазочного материала для пропитки припеченного к стальной ленте пористого слоя используются легкоплавкие металлы и сплавы (на освове меди, олова и свинца), порошки которых насыпают непосредственно на пористую подложку. Порошки плавятся при нагреве и пропитывают пористый слой [886]. Пористые подшипники из железа пропитывают также медью или сплавом, содержащим 15% олова, 15% сурьмы, 0,5% меди, остальное — свинец. Рекомендуется пористые подшипники пропитывать также сплавами на основе олова (не менее 80%) [851]. Для улучшения смазочных свойств в легкоплавкие металлы (свинец, олово, кадмий) или их сплавы вводят сульфиды металлов и наносят такие сплавы на припеченную пористую подложку.
Изучалась роль свинца как твердой смазки в сочетании с более прочны.м металлом основы [235]. Для этой цели на рабочей поверхности мед-иого образца, трущегося о поверхность вала, наносились расположенные перпендикулярно направлению трения углубления, в которые помещались вставки из свинца. Такие комбинированные образцы резко отличаются по антифрикционным свойствам и износостойкости от образцов, рабочая поверхность которых была полностью медной (рис. 111).
Наличие вставок из свинца позволило при трении со смазкой понизить коэффициент трепия литой меди от 0,087 до 0,062, износ образца при этом уменьшился от 1,8 до 1,1 мкм/км, а износ вала — от 2,2 до 0,59 мг/км. В случае трения без смазки положительное влияние свинца проявляется еще более четко. У литой меди коэффициент трения сншкае-
