Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
Методы порошковой металлургии позволяют изготавливать композиционные антифрикционные материалы очень сложного состава с наличием в материале равномерно распределенных включений веществ, играющих роль твердой смазки — графита, сульфидов, селепидов, фторидов я других соединений, активно участвующих в создании вторичных структур на поверхностях трения. Кроме того, в структуру материала можно вводить твердые износостойкие добавки типа карбидов п ипых твердых соединений, которые имеют невысокий коэффициент трепня и принимают на себя нагрузку, повышая несущую способность подшипника. В широких пределах можно регулировать дисперсность включений п их распределение в материале подшипника.
В спеченных материалах можно сделать -каркас пз прочного материала, пустоты в котором заполнены мягким материалом или сплавом, способным играть роль твердой смазки. И наоборот, в матрице пз мягкого материала могут быть распределены твердые включения, повышающие его несущую способность.
Все эти особенности открывают большие возможности для направленного регулирования свойств антифрикционных материалов применительно к конкретным условиям их работы, обеспечения необходимей поверхностной и объемной прочности материала и протекаппя процессов, способствующих образованию слоя вторичных структур с оптимальными антифрикционными свойствами.
Основные тенденции в развитии антифрикционных материалов, изготавливаемых методами порошковой металлургии
В развитии производства композиционных антифрикционных материалов можно выделить несколько характерных периодов: 1870—1920 гг.—зарождение полых материалов, изготавливаемых из порошков, предназначенных для замены традиционных литых антифрикционных материалов; 1920 — 1945 гг.—относительно медленное освоение производства этих материалов в производственных условиях; с 1945 г. до последнего времени — быстрое расширение производства спеченных антифрикционных ма-
38
териалов на основе железа и меди. В 1955—1970 гг. начали буртю pa3fw< ваться работы по созданию материалов на основе железа и меди с более высокой несущей способностью. С 1965 г. и до последнего времени четко выявилась тенденция создания антифрикционных композиционных материалов на оспове других металлов и сплавов для предельно тяжелых условий работы и началось их промышленное изготовление Г.770 Yl? 598,813,885]. ' " f
Идея применения пористых тел для узлов трения, пропитанных' какими-либо смазывающими веществами, вериятпо, принадлежат ?ткмрту Гвпнно, опубликовавшему в 1870 г. патенты [115, 7¦V»], которые предусматривали холодное или горячее прессование смесей металлических порошков (олова, цинка, свинца, бронзы и т. д.) с введением смазок., (нефтяных остатков, расплавленного каучука, жиров). В 1910 г. Джилспн [744] описал производство бронзовых материалов, содержащих графит или жидкую смазку, при совместном нагревании окиси меди, окиси олова и до 40% графита, игравшего роль восстановителя при нагреве,
В 1927 г. Уильяме и Бегехолд [744] запатентовали получение гн.риг- 1 тых материалов путем прессования и спекания смесей морошкой м< ли, олова и графита, в которые вводились специальные норообр;і іуюшие ».•-щества (салициловая кислота, хлорид аммония и карбонат машин). I л-кой бронзографитовый материал содержал 85—90% меди, 9 10 X олова и 1—5% графита [155]. Промышленное производство зтих материалов начато за рубежом в 1920—1925 гг. В Советском Союзе впервые изготовление подшипников из аналогичных материалов было олробок.шч в 1931 г. в Ленинградском политехническом институте. В промышленном производстве они появились в 1932 г. на заводе «Электроугли*, который начал изготавливать бронзографитовые подшипники [386]. В УХ'>\ г. M- Ю. Балыпин и Р. Р. Копржива разработали подшипниковые материалы на основе пористого железа и железографита иод названием «Вой hit* [386].
Во всех странах порошковая металлургия начала развиваться :р м--второй мировой войны. В СССР работы в области антифрикционных «печенных материалов в эти годы были направлены на удовлетворен;!' потребностей автомобилестроения [86, 340, 461, 462, 461]. сельхозчаи;;ш<>-строения [336, 372], тракторостроения [396—400, 461-46.'.»], уголмшй промышленности [485] и тяжелого машиностроения [332, 33..»]. Разработанные материалы позволили увеличить срок службы узлов трения pat-личных машин в полтора — три раза. Экономический эффект ит замены 1 т цветных и черных металлов спеченными равный соответственно 3 — 4 и 0,9-1,0 тыс. руб. [83, 167, 465].
Расширение производства композиционных антифрикционных маге" риалов сопровождалось исследованиями, направленными на дальнейшее повышение их эксплуатационных свойств^ГОдна и.» основных тенденции в создании спеченпых аптпфрикцпопных материалов — гетерогенизсіцпи структуры, достигаемая введением в материал различных присадок, регулирующих его антифрикционные свойства. Так, включение твердой фазы в пластичную металлическую матрицу позволяет добиться оптимального распределения напряжений, когда нагрузка передается на гвердые составляющие структуры, имеющие невысокий коэффициент трения и не изнашивающие существенно шейку вала. Пластичность связующей матрицы позволяет рабочей поверхности деформироваться и принимать очер-таиия, наиболее близкие к рабочему профилю вала, что уменьшает вероятность появления местных инков напряжений.
