Казармщиков И.Т. - Производство металлических конструкционных материалов (1092920), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Эти продукты могут вступать в химическуюреакцию с металлической поверхностью тел трения и образовывать соединения,обладающие коррозионной агрессивностью или абразивным действием.На практике в качестве твердых смазок наиболее широкое применениеполучили сернистые соединения молибдена, цинка, фторид кальция.Наиболее распространенными антифрикционными спеченными материаламина основе меди являются:– оловянистые бронзы;– бронзографиты.Спеченные оловянистые бронзы являются первыми порошковымиантифрикционными материалами на основе меди, которые начали применяться впроизводстве. Они используются для изготовления подшипников, работающих влегких условиях, характеризующихся малыми скоростями скольжения (менее 1,5м/с) и большими нагрузками (0,5–1,0 МПа).
Оптимальными антифрикционными имеханическими свойствами, обеспечивающимися при содержании 9 –10% олова,являются:– пористость – 15 – 35%;– временное сопротивление на разрыв – 76 – 140 МПа;– относительное удлинение – 5%;– показатель P ⋅ V – 1,5 – 2,5 МПа ⋅ м / с .Для работы в условиях повышенных давлений и высоких скоростейскольжения используют спеченные высокопористые бронзы, пропитанныефторопластом. А для повышения несущей способности и снижения скоростиизнашивания применяют подшипники пропитанные фторопластом снаполнителем – свинцом. Так, подшипники, изготовленные из стальной ленты, накоторую нанесен слой пористой бронзы, пропитанной смесью фторопласта исвинца, имеют основные характеристики:– предел прочности – 310 МПа;– коэффициент трения при скоростях 0,2 м/с – 0,05 – 0,1;0,2 – 5 м/с – 0,1 – 0,16;– предельная нагрузка – 30 МПа.В качестве легирующих добавок спеченных бронз применяют титан, никель,железо и другие элементы.
Для работы при повышенных температурахиспользуют легированный композиционный материал, содержащий дисульфидмолибдена. Основные свойства материалов с различным содержаниемдисульфида молибдена приведены в таблице 9.Таблица 9 – Свойства спеченных бронз с различным содержаниемдисульфида молибдена.СодержаниеMoS2 вбронзе, %10203040Пределпрочности наразрыв, МПа600 650500–550300–400250–3003Плотность, г/см7,36,45,75,3Ударнаявязкость,кДж/м224853Спеченные материалы содержащие дисульфид молибдена (MoS2),отличаются большой износостойкостью и высокими триботехническимисвойствами в широком диапазоне температур (от 40 до 200 °С).Бронзографиты получили широкое распространение в качествесамосмазывающихся подшипников скольжения из композиций бронза-графит, вкоторых содержание графита обычно составляет 2 – 4%.
Бронзографитыиспользуются дляизготовления деталей электродвигателей, швейных истиральных машин, а также в автотракторном электрооборудовании. Основныемеханические и триботехнические свойства спеченных оловянистых бронз ибронзографитов приведены в таблице 10.Таблица 10 – Механические и триботехнические свойства спеченныхоловянистых бронз и бронзографитовМаркаматериалаПористость(ср.) %Бр 010БрОГр10-2БрОГр9-3БрОГр8-4БрОСГр1-29-0,5Бр010-ФГБрОЦ6-6-ФТ18181818183333ПределТвердост Коэффициепрочностиь (ср.)нт трения сна разрыв, НВ, МПа жидкостнойМПасмазкой604500,05503500,05404000,05353500,05454500,02303500,05303500,05Максимальныедопустимыенагрузка, скорость,МПам/с410410410410––550550Из-за низкой пластичности и недостаточно высоких триботехническиххарактеристик бронзографиты мало применяют в узлах трения, работающих приударных нагрузках и при отсутствии жидкостных смазок.Перспективными триботехничкскими материалами для подшипниковскольжения являются износостойкие спеченные хромооловянистые ихромоникелевооловянистые бронзы с твердыми смазками.Основные механические и триботехнические свойства хромооловянистыхбронз приведены в таблице 11.Таблица 11 – Механические и триботехнические свойства спеченныххромооловянистых бронз.Марка спечённойбронзыТвердость НВ,МПаПределпрочности наразрыв,МПаОтносительноеудлинение, %БрОХ5-10БрОМс5-10-2БрОХМс5-10-4БрОХМсГр5-10-1-111501150115011503303353203209,52,51,52,5КоэффициенттренияБезсожидкост смазкойнойв маслесмазки0,60,20,160,20,090,050,040,05Износбезсмазки,мкм/км0,050,0090,0070,01БрОХМсГр5-10-2-211503101,50,150,050,008Эти подшипники могут работать в узлах трения при повышенныхтемпературах.
(~100 °С) и значительных скоростях скольжения (до 30 м/с) вусловиях агрессивных сред и высоких давлений. Хромооловянистые ихромоникелеоловянистые бронзы целесообразно применять для изготовлениядеталей, работающих в узлах трения без жидкостной смазки при средних итяжелых условиях эксплуатации, а также в изделиях общего машиностроения,работающих в обычных условиях, с целью повышения их ресурса работы.Антифрикционные материалы на основе углерода подразделяют науглеродные, углеродные на эпоксиднокремнийорганическом связующем,графитофторопластовые и силицированные графиты.Углеродне антифрикционные материалы могут быть обожженные играфитизированные.
Основным исходным сырьём для их производства являютсянефтяной кокс и каменноугольный пек. Технология заключается в связыванииотдельных частиц кокса пеком в монолитное твердое тело, для чего порошкикокса смешивают с пеком и прессуют. Спрессованные заготовки подвергаютобжигу в газовых печах при температуре до 1100 °С в засыпке из углеродистыхматериалов. В зависимости от габаритов и качества деталей продолжительностьобжига может составлять от нескольких суток до нескольких десятков суток. Впроцессе обжига происходит карбонизация пека, в результате чего образующийсяуглерод откладывается на контактных участках, связывая частицы пека.Последующий нагрев обожженных заготовок путем пропусканияэлектрического тока через заготовки до температуры 3000 °С в течение сотенчасов приводит к превращению углерода в графит или процессу графитизации.Обожженные антифрикционные материалы не подвергают графитизации.Для уменьшения пористости и улучшения некоторых свойств втехнологический процесс вводят операцию пропитки смолой, пеком илиметаллами.При работе в одинаковых условиях различные обожженные материалыпоказывают различные результаты.
Так, обожженные материалы (марка АО-1500и АО-600) в режиме сухого трения по стали со скоростью скольжения 0,24 м/с инагрузке 0,5 – 1,5 МПа за 100 ч. работы имеют величину износа 10 – 100 мкм, аобожженные материалы с металлической пропиткой (марка АО-1500-СО5) в этихже условиях имеют износ равный 10 – 30 мкм.Графитизированные антифрикционные материалы имеют маркировку АГ1500, АГ-1500-3, АГ-600 и АПГ. Эти материалы также пропитывают металлами исплавами, что повышает их прочность и теплопроводность.При аналогичных условиях работы, указанных для обожженных материалов,износ графитизированных материалов (марка АГ-1500 и АГ-600) составляет 10 –50 мкм, а пропитанных металлами (марка АГ-1500-СО5 и АГ-600-СО5) – 10 – 40мкм.Изделия из обожженных и графитизированных материалов могут работать вразличных средах (окислительных, восстановительных, нейтральных). Областьприменения обожженных материалов ограниченна из-за пониженнойтеплопроводности, более низких предельных значений температур при работе вокислительных средах и повышенной хрупкости.В последнее время разработаны антифрикционные материалы, сочетающие всебе свойства обожженных и графитизированных материалов.
Последополнительной пропитки специальным спиртом или соединениями фосфора онимогут работать в окислительной атмосфере до 600 °С.Углеродные материалы на эпоксиднокремнийорганическом связующимпредставляют собой пластмассовые композиции на основе порошковыхуглеродных наполнителей и сухих смазок, связанных кремнийорганическимисмолами повышенной теплостойкости. Характерными представителямиматериалов этого класса является АМС-1 (обожженный) и АМС-3(графитизированный), некоторые свойства которых представлены в таблице 12.Таблица 12 – Свойства материалов АМС-1 и АМС-3МатериалСвойствоТвердость НВ, МПаПлотность, г / см 3Предел прочности насжатие,МПа,притемпературе, °С20200Водопоглощение, %АМС-14001,74 – 1,80АМС-33501,78 – 1,80160 – 20030 – 400,1 – 0,280 – 11023 – 320,01Материал АМС-1 применяют для уплотнений в узлах сухого трения принормальной влажности газовой среды и в узлах жидкостного трения в сжиженныхгазах.
Материал АМС-3 применяют для уплотнений при работе в воде.Графитофторопластовые материалы представляют собой композиции,получаемые на основе политетрафторэтилена (фторопласта-4), углеродныхнаполнителей и слоистых добавок, состоящих из естественного графита, нитридабора и других. Наиболее распространенными материалами этого класса являютсяМВ-2А, АФГМ, АФГ-80ВС, некоторые свойства которых приведены в таблице 13.Таблица 13 – Свойства графитофторопластовых материаловНаименование3Плотность, г / смТвердость НВ, МПаПредел прочности насжатие, МПаВодопоглощение, %Допустимая рабочаятемпература, °СМВ-2А1,9 – 2,085 – 140МатериалАФГМ2,1 – 2,367 – 143АФГ-80ВС2,05 – 2,1560 – 9535 – 5815 – 2611 – 190,0 – 0,10,0 – 0,20,0 – 0,05250180200Материал МВ-2А применяют для вкладышей радиальных и упорныхподшипников скольжения, работающих в жидкостях.Материал АФГМ и АФГ-80ВС применяют для колец компрессоров,сжимающих воздух, кислород, азот и углекислый газ.
Материал АФГМпредназначен для сжатия сухих газов, а АФГ-80ВС – для сжатия влажных газов.Силицированный графит, используемый в качестве антифрикционногоматериала, состоит из карбида кремния, графита, оксида кремния и свободногокремния. Известны две марки силицированного графита (СГ-Т и СГ-П),химический состав которых приведён в таблице 14, а основные характеристики –в таблице 15.Таблица 14 – Химический состав силицированных графитовСостав, %Марка графитаСГ-ТСГ-ПКарбид кремнияУглерод55 – 7050 – 7033 – 547 – 25Кремний +оксид кремния12 – 253–5Эти материалы обладают высокой износостойкостью при работе вагрессивных средах. Они могут работать в соляной, серной, азотной и другихкислотах, а также в других агрессивных жидкостях.Силицированный графит может применяться только в паре трения ссилицированным графитом или с графитами высокой прочности и твердости.Такие пары обеспечивают хорошую работоспособность уплотнения при давлениисреды до 5 МПа, нагрузке до 2,5 МПа, скорости скольжения до 25 м/с итемпературе до 250 °С.Таблица 15 – Основные характеристики силицированных графитовСвойстваМарка графитаСГ-ТСГ-ППлотность,г / см 3Пределпрочности насжатие, МПа2,5 – 2,72,4 – 2,6300 – 320420 – 450Пределпрочности нарастяжение,МПа40 – 5060 – 70При работе в особых условиях (абразивный износ, агрессивная среда,значительная температура) для узлов трения применяют тугоплавкие металлы исоединения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
