Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
Для обеспечения необходимой несущей способности композиционных материалов, которая определяется также прочностными характеристиками, используются методы легирования, повышающего предел текучести материала. В случае антифрикционных материалов на железпой основе в качестве легирующих элементов оправдали себя углерод (графит), медь, марганец, хром, никель, молибден. Для материалов на медной основе легирующими присадками служили олово, никель, кобальт, алюминий я др.
Методы порошковой металлургии позволили разработать большое количество антифрикционных материалов, которые находят применение в автомобиле- и сельхозмашиностроении, в легком и текстильном машиностроении, турбостроении, приборостроении и других отраслях промышленности.
Железографитовые антифрикционные материалы, содержащие 0.5— 3% графита и 15—30% пор, могут работать при пагрузках до 30— 50 кГ/см2 при скоростях трения до 1,0—2,0 м/с. В таких^ условиях они успешно заменяют подшипниковые материалы на основе бронз н баббн-тов. При этом достигается экономия до 4 тыс. руб. на 1 т изделия по сравнению с литыми подшипниками из бронзы и баббитов.
Железографитовые материалы, содержащие сернистый цинк (до 4%), а также материалы других составов, включающие медь, серу, сульфиды, олово, могут работать при давлениях до 100—200 кГ/см и скоростях трения до 5—9 м/с в условиях ограниченной подачи смазки.
Сульфоборированные материалы на основе нержавеющих сталея, изготовленные пропиткой пористого каркаса серой и последующим сиек&~ ниєм в борсодержащей засыпке, работоспособны при температурах оэО— 600° С и давлениях в подшипниковом узле до 1000 кГ/см2. Надежную работу моечных ванн в текстильной промышленности обеспечивают металлографитовые сульфидированные материалы на основе железо-нмкеле-вых композиций с 30 об.% графита.
Ценные свойства композиционных антифрикционных материалов предопределяют быстрые темпы развития их производства. Uo л*твР*" туриым данным [832], в мире в 1964 г. ежедневно изготавливалось около 8 млн. спеченных подшипников. В отдельных странах наолюддетв*
высокий темп прироста объема производства. Во Фрапции [822] он составил для спеченных бронзовых подшипников за период 1960—1973 гг. в среднем 7, железных подшипников 12%. В ФРГ с 1954 по 1962 г. ежегодный прирост производства спеченных подшипников был равен .10, а с 1963 по 1965 г.— 20—60% (общий объем 7300 т.). Затем наступил спад в связи с кризисом в автомобильной промышленности [932]. В СССР среднегодовой прирост производства спеченных подшипников на железной основе за период 1971 — 1975 гг. составил около 15%.
Композиционные антифрикционные материалы обладают ценными преимуществами по сравнению с литыми, а именно: возможностью точного регулирования антифрикционных свойств за счет введения различного рода присадок как взаимодействующих, так и пе взаимодействующих с металлом основы, большой экономией металлов ввиду почти полного отсутствия потерь в стружку, экономией энергозатрат, что особенно привлекательно в связи с недостатком энергетических ресурсов, и, наконец, сведением до минимума загрязнения окружающей среды.
Большой интерес к композиционным подшипниковым материалам стимулирует дальнейшее развитие научных исследований в направлении понижения износа и обеспечения долговечности узлов трения, работающих со смазкой, до 20—40 тыс. ч и в условиях ограниченной смазки и сухого трения до 10—15 тыс. ч. Важнейшими задачами являются уменьшение потерь энергии на трение и обеспечение дальнейшего повышения параметров работы узлов трения при скорости скольжения более 200 м/с, по нагрузкам до 300—500 кГ/см2, по температурам выше 500—600° С.
Все сказанное свидетельствует о большой перспективе дальнейшего расширения производства композиционных антифрикционных материалов.
ГЛАВА t
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АНТИФРИКЦИОННЫХ
МАТЕРИАЛАХ И УСЛОВИЯХ ИХ РАБОТЫ
Требования, предъявляемые и материалам
узлов трения
Прогресс в области машиностроения и транспорта связан с повышением скоростей и нагрузок в узлах трения. Требования к антифрикционным материалам определяются условиями их работы и варьируются в широких пределах. В авиа- и автомобилестроении применение антифрикционных материалов, способных работать в условиях сухого трения, является актуальной задачей, так как ее решение позволяет существенно упростить конструкции узлов трения и их обслуживание, уменьшить их массу, повысить надежность в работе.
Для химической, атомной, текстильной, пищевой и некоторых других отраслей промышленности необходимы антифрикционные материалы, устойчивые при работе в агрессивных средах (воде, кислотах, щелочах, расплавленных металлах, раскаленных газах), для ракетной и криогенной техники — новые материалы, работающие в условиях глубокого вакуума, а также при температурах, близких к абсолютному нулю, для нужд турбостроения и. установок непрерывной разливки сталей — материалы, способные работать при повышенных температурах, и т. д. На основании всего этого вытекают требования, предъявляемые к антифрикционным материалам, работающим в тех или иных конкретных условиях. Помимо определенных свойств, обеспечивающих их работоспособность в данных условиях, они должны обладать и рядом других, необходимых для всех материалов. К ним относятся низкие значения коэффициента трения и высокая износостойкость; оптимальная объемная и поверхностная прочность, сочетающая высокую прочность поверхностного слоя с легкой прирабатываемостью пары трения; достаточная вязкость для исключения возможности хрупкого разрушения; высокая усталостная прочность; способность образовывать слой вторичной структуры, предохраняющей поверхности трущихся материалов от схватывания; достаточная теплопроводность и оптимальные значения коэффициента теплового расширения; наличие в материале запаса твердой или жидкой смазки; экономичность и технологичность в изготовлении.
