Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
5. Уплотнение предварительно спеченной полосы прокаткой между валками с обжатием, обеспечивающим полное уплотнение (для беспористых материалов). Излишнее обжатие не допускается, так как оно может привести к выпотеванию свинца при последующем спекании.
6. Повторное спекание в тех же условиях, что и первое. Структура, получаемая после этой операции, показана на рис. 156 (см. вклейку) [855].
7. Повторная прокатка для придания полосе точных размеров.
8. Штамповка вкладышей из полосы и механическая обработка.
9. Нанесение на рабочую поверхность приработочного покрытия толщиной менее 0,05 мм из сплавов свинец — олово, свинец — олово — медь
202
или свинец — индий методом электролиза. Данная операция проводится не всегда.
В случае приготовления двухслойного материала на основе оловянистой бронзы технология изготовления сводится к следующим операциям: смешивание исходных порошков меди, олова и графита, нанесение ровного слоя порошков на стальную ленту, предварительное спекание, уплотняющая прокатка. Образование бронзы в результате диффузионных процессов происходит при спекании. Присутствие жидкой фазы олова улучшает припекание слоя к стальной подложке. Структура, характерная для такого материала, приведена на рис. 157 (см. вклейку) [855]-
Предложены также варианты этой схемы изготовления антифрикционных материалов на стальной подложке. Так, смесь порошков 97— 50% железа, медп, никеля, алюминия или их сплавов с добавлением до 100% коллоидального графита, нитрида бора, дисульфида молибдена или их смесей насыпают на движущуюся стальную ленту и припекают к ней [863]. Затем лепту с припеченным слоем прокатывают на холоду с обжатием до 80%. отжигают и подвергают холодной или горячей прокатке, после чего разрезают на заготовки вкладышей.
В работе [827] к ленте припекали слой смеси железо — медь (15% меди) с пористостью около 65%. Затем в поры валками закатывали сметь медь — свинец — графит. Окончательный состав рабочего слоя следующий (в %): Fe 27, Cu 26, Pb 45, графит 2. Изготовленный таким образом материал имел износостойкость в 3,5—5,5 раз выше, чем материал па подложке с припеченным пористым слоем из порошка бронзы и пропитанный фторопластом.
Предложена пропитка пористого припеченного слоя расплавом антифрикционной бронзы [878]. На стальную полосу наносят равномерный слой смесп порошков из 96—99% Cu, 1—3% Pb и 0—1% Sn. Ленту подвергают спеканию при 954—982° С в защитной газовой среде и затем охлаждают также в защитной среде до 385—454° С. Ленту с нанесенным пористым слоем (пористость 35—49%) пропускают при 385—454° С через ванну с расплавленным антифрикционным подшипниковым сплавом на основе меди с добавлением 2—4% свинца. Для улучшения пропиткп используют вибрацию с частотой 3000 Гц.
Антифрикционные плазменные и электролитические композиционные покрытия
К композиционным антифрикционным материалам можно отнести покрытия, получаемые методами плазменного напыления и электролиза. Исследования в этой области начаты недавно и безусловно являются перспективными.
Плазменное напыление представляет собой процесс, в котором на подложку наносится топкий слой металла или сплава сложного состава с помощью плазменной струи с температурой 15 000—30 000° С. В качестве плазмообразующих обычно используются такие инертные газы, как аргон или азот.
Напыленный материал в виде проволоки или смеси порошков вводится в плазменную струю, где плавится (в случае порошковой шихты частицы могут подплавляться) и увлекается плазменной струей на напыляемую поверхность. Плазменная струя обеспечивает сверхзвуковые
203
екоростя полета яапыленных частиц, в результате чего они прочно привариваются к обрабатываемой поверхности.
Для напыления используются плазменные установки УМП-4, УМП-3 н другеє, позволяющие получать ток силой до 1000 А при мощности до 100 кВт. Покрываемая поверхность перед плазменным напылением подвергается очистке травлением, дробеструйным или другими методами.
Применение порошковой шпхты позволяет получать композиционные покрытия, содержащие различного рода антифрикционные присадки. Толщина слоя покрытия обычно достигает 50—500 мкм.
Методом плазменного напыления было нанесено покрытие на поршни двигателей внутреннего сгорания, изготавливаемые из алюминиевых сплавов [629]. Напылялась смесь сферических порошков никеля и меди (размер частиц ~ 80 мкм) с нитридом бора (размер частиц~ 5 мкм). Напыление проводилось в камере с защитной средой аргона по режиму: ток дуги 600 А, напряжение 35 В, расход аргона 35 л/мин, дистанция напыления 100 мм. Прочность спекания напыленного слоя с подложкой была равна около 140 кГ/см2.
Ввиду кратковременности процесса нанесения напыленный слой представлял собой псевдосплав, включающий сварившиеся частицы исходных металлов с включениями нитрида бора. Пористость покрытия составляла 4—5%.
Испытания антифрикционных свойств производились при обильной смазке по сравнению с алюминиевым сплавом АК-4. Контртелом служил вал из сталп 38ХМЮА, подвергнутый азотированию. Результаты аптп-фрикцпонных испытаний приведены в табл. 101.
