Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
2 — азот: 3 — гелий; 4 —
1 — аргон; воздух.
155
T аба «О* в& ftm шит коэффициента трения нитрида бора для различных дефдсоеЛ овьшіг*г~м в газовых средах_
О м/с 1.5 м/с 3,0 м/с 4,4 м/с 6,0 м/с 7,0 м/с 9,0 м/с 10,f. м/с
Воадух Аргон Аэот Гели! 028 аэо 0,30 028 0Д8 040 0,35 032 015 060 054 048 0,12 1,20 1,10 1,00 0,10 1,80 1,60 1,40 0,10 2,20 2,10 1,90 0,10 2,50 2,80 2,10 0,098 3,50 3,20 2,80
Большое влияние на коэффициент трения оказывала также скорость трения (табл. 85) [45]. Трение в инертных средах приводит к резкому возрастанию коэффициента трения по мере увеличения скорости скольжения. Следует иметь в виду, что неодинаковые условия изготовления и испытания образцов материалов, содержащих нитрид бора, обусловливают получение различных данных о его свойствах как твердой смазки. В основном нитрид бора обладает слабыми смазочными свойствами. Так, его коэффициент трения равен 0,3—1,0 при нагрузках менее 0,16 кГ, в то время как у серы ц = 0,17 прп P = 22 кГ, у MoS2 \х = 0,1 -^- 0,05 при P > 40 кГ [876].
В то же время имеются данные [746], показывающие, что нитрид бора в сплавах на основе никеля работает устойчиво в сверхвысоком вакууме при температурах до 540° С, тогда как добавка MoS2 пригодна только до 260° С. Нитрид бора в количестве 0,4—2% входит в состав спеченных материалов на основе меди, содержащих 0,5—6% Sn, 3—24% Pb, 0,1 — 3% Zn, 0,4—5% С и 0,5—1,8% Ni. Наряду с графитом он обеспечивает снижение коэффициента трения и повышение износостойкости материала 1524].
Окислы металлов как твердые смазки
В последнее время интерес представляют твердые смазки на основе окислов металлов. Известно, что образование окислов на поверхности трения предотвращает развитие процессов схватывания, стабилизирует и снижает износ трущихся пар, а в неко-
Таблица 86. Свойства окислов металлов в условиях трения на воздухе при повышенной температуре
Окисел Температура плавления, •С Температура испытаний, • G
РЮ Ві,0, MoO8 MoO, Co-CL WO * Cu4O ZnO CdO 888 577 795 795 900 2130 1235 1800 900—1000 704 650 704 482 704 704 704 704 704 0,12 0,14 0,20 0,59 0,28 0,55 0,44 0,33 0,48
торых условиях — и коэффициент трения. Например, появление окиси никеля способно в десять раз снизить износ трущейся пары. Многие окислы имеют невысокую температуру плавления и в процессе трения могут расплавляться, выглаживая поверхность и образуя разделительную пленку (табл. 86) [440].
Рациональное использование окислов возможно при определенных благоприятных для них условиях работы. Такие условия для окиси свинца определены в температурном интервале 200—640° С,
11*
а при 5806C ее коэффициент трения равен 0,23 [494]. Окись кобальта эффективна до 815° С, обеспечивая коэффициент трения 0,25—0,35 [836]. а окись цинка — до 1000° С [63].
В случае окиси молибдена коэффициент трения снижается от 0,9 (при комнатной температуре) до 0,26 (при 600—800° G) [859]. Окись меди применима до 540° С [859], а окись алюминия — при 500—1000° С, но кратковременно [103]. Низкий коэффициент трения (0,1) при 500° С и скорости скольжения 5 м/с дают окислы магния и молибдена, нанесенные на нержавеющую сталь [809]. Присутствие мягких окислов титана, цинка,, меди и кобальта обеспечивает работоспособность материалов при трении вплоть до 780° С [836]. Окислы меди, титана, хрома и серебра, предотвращая задиры трущпхся поверхностей, не снижают коэффициент трения, а окись никеля заметно снижает его [77].
Одним из направлений применения окислов является введение их в шихту. В США, например, разработан спеченный уплотнительный материал с удовлетворительными свойствами на основе железа с добавками окислов Fe3O4, FeO, Fe2O3 и 1,5—6% Cu, 6—15% С [864]. Вместо железа допускается использование сплавов, легированных никелем, марганцем, кремнием, хромом (10—40%). Материал предназначен для работы при температурах 480—650° С.
Предложены сплавы для изготовления подшипников скольжения с хорошей износостойкостью и смазывающей способностью на основе карбонильного железа с добавками хрома, марганца, кремния и окислов никеля, олова, меди, свинца в количестве 2—10% [847].
В США рекламируются изделия с высокой смазочной способностью,, изготовленные из материала, основу которого составляют неметаллы IV7 V, VI групп периодической системы элементов (14—65%) и окислы Cr2O3, ZnO, Zr02 (5—20%). В работе [801] описан сплав для подшипников скольжения, работающих при повышенных температурах, который обладает высокой износостойкостью и свойствами самосмазывания. Сплав состоит из 40-65% Mo, 20-53% Si, 1-19% W, 5-20% ZrO2, ZnO, B2O3. Для трущихся деталей предложен спеченный сплав на основе железа или его сплавов с добавками SiO2, Al2O3, PbO, Bi2O3, Cr2O3, V2Os, MoO3, WO3, Sb2O3, B2O3, TiO2, SnO2, Fe2O3, Pb3O4, CuO2 в количествах 10—15% [780].
Таблица 87. Зависимость коэффициента трения и удельной нагрузки от состава твердой смазки
2 X t г. -5&Ч «ЗСілих g 2 2 Коэффициент трения Удельная нагрузка, к Г/см* Время работы, мин Коэффициент трения s п « >> e x Время работы, мин Коэффициент трения
MoS2 WS3 6-FeO (ОН)
