Казармщиков И.Т. - Производство металлических конструкционных материалов (1092920), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Так материал на основе карбида вольфрама обладает свойствами:– твердость, HV – 9,5 – 18 ГПа;– плотность – 11,5 – 15 г / см 3 ;– предел прочности на изгиб – 120 – 280 МПа.Высокой твердостью, прочностью, устойчивостью к абразивному износу,термической стабильностью и инертностью к агрессивным средам обладаютматериалы на основе боридов титана, циркония, гафния, в которых содержится 70– 88% боридов и 12 – 30% порошка этих металлов.9.7 Фрикционные материалыК фрикционным относят материалы с высоким коэффициентом трения(более 0,25 при трении без смазки в паре с чугуном или сталью и более 0,5 сосмазкой).
В настоящее время фрикционные материалы используются в узлахтрения машин и механизмов для изменения движения, остановки иманеврирования машин путём применения тормозных устройств.В связи с жесткими условиями работы тормозных устройств современныхмашин фрикционные материалы должны иметь:– устойчивое значение коэффициента трения и низкий износ в широкоминтервале температур или высокую фрикционную теплостойкость;– достаточную коррозионную стойкость и способность не вступать вхимическое взаимодействие с сопряженными деталями;– способность сохранять высокие механические свойства при рабочихтемпературах.Кроме того, фрикционный материал не должен содержать дефицитных идорогостоящих компонентов и удовлетворительно обрабатываться на всех видахстаночного оборудования.
В процессе эксплуатации в них не должно происходитьскалывания и расслоения, образование глубоких трещин и выкрашиваниякомпонентов материала.Из всех известных материалов наиболее полно отвечают этим требованиямпорошковые фрикционные материалы, состоящие из металлических компонентов,придающих материалу прочность, и неметаллических, повышающихкоэффициент трения.
Благодаря таким особенностям эти материалы могутработать при высоких нагрузках и характеризуются высокой износостойкостьюпо сравнению с другими фрикционными материалами.В настоящее время основная масса выпускаемых фрикционных деталейработают в масле, наличие которого даёт возможность применять высокиескорости и давления, обеспечивает большую стабильность коэффициента тренияи способствует охлаждению рабочих поверхностей, что повышает надежностьработы и увеличивает срок службы фрикционных узлов.Фрикционные изделия, работающие в условиях жидкостного трения,изготавливают из порошковых сплавов на медной основе. Наиболеераспространенным представителем этих материалов является материал маркиМК-5, химический состав которого и некоторые свойства приведены в таблице16.Таблица 16 – Химический состав и свойства материала МК-5.Химический состав, %МатериалМК-5Cu Fe Sn Pb ГрафитТвердостьНВ,МПаСвойстваПределпрочностина изгиб,МПа72450 – 500100 – 1204987Коэффициенттрения приV=20 м/сР=3 МПа,%0,07 – 0,08Материалы типа МК-5 наряду с достоинствами (высокие износостойкость икоррозионная стойкость) имеют и недостатки.
Например, относительноневысокий коэффициент трения, наличие дорогостоящих компонентов (олово,медь).В связи с тем, что олово представляет собой дорогостоящий компонент,предложены материалы, в которых олово заменено алюминием. Однако, заменаолово другим компонентом не даёт повышения теплостойкости материала.существенным недостатком материалов на медной основе является невысокаядопустимая температура на поверхностях трения (около 300 °С).
Так, при работемуфт передельного момента вследствие длительного проскальзыванияфрикционных пар происходит значительное повышение температуры, чтоприводит к выгоранию смазки и выходу из строя всего фрикционного узла.Для работы в тяжелых условиях эксплуатации применяют порошковыефрикционные материалы на железной основе. Эти материалы имеют болеевысокие фрикционные и механические свойства по сравнению с материалами наоснове меди. Высокие прочность и температура плавления железа обеспечиваютвозможность работы материалов в условиях трения без смазки, при которыхтемпература на поверхности трения может достигать 900 – 1000 °С.Наибольшее распространение получили фрикционные материалы на основежелеза марок ФКМ-8, ФКМ-11, МКВ-50А и СМК-80, химический состав исвойства которых приведены в таблицах 17 и 18.Материал марки ФМК-8 благодаря тому, что в нём находятся легирующиеэлементы (Ni, Cr), имеет высокую износостойкость при температурах трения 500– 600 °С.Материал ФМК-11 имеет прочность примерно в 2 раза выше прочностифрикционного материала на бронзовой основе.
Он может работать в широкомдиапазоне нагрузок и скоростей.Фрикционный материал МКВ-50А имеет высокие эксплуатационныехарактеристики в условиях работы тяжелонагруженных тормозов.Технология изготовления порошковых фрикционных изделий включаетоперации:– подготовку стальной основы;– изготовление фрикционных накладок;– соединение фрикционных накладок со стальной основой;– механическая обработка.Таблица 17 – Состав фрикционных материалов на основе железаМаркаматериала FeФМК-1164ФМК-845МКВ-50А 64Cu1510Ni25-Cr10-W6-Cu 2S7-Состав, %Ba 4C SiC SiO 2355-Ba 2SO 46-FeSO 45Графит Асбест93783Таблица 18 – Свойства фрикционных материалов на основе железаМаркаматериалаКоэффициент трения,%Плотность,г / см 3ФМК-8ФМК-11МКВ-50А0,21 – 0,220,23 – 0,290,28 – 0,376,06,05,0Пределпрочностина разрыв,МПа90 - 1005734ТвердостьНВ, МПаСтабильностькоэффициентатрения600 - 900800 - 1000800 - 1000,50 – 0,550,70 – 0,900,70 – 0,90Максимальныйизнос за одноторможение,мкм5–82210 - 13Подготовка стальной основы.
Наличие стальной основы объясняетсяневысокими механическими свойствами порошковых фрикционных материалов.Для увеличения прочности фрикционный материал припекают к стальнымпластинам или дискам. Прочность соединения материала и стальной основызависит от состояния поверхности пластины. Подготовка стальной основызаключается в удалении загрязнений с поверхности и предохранении её отокисления.
Для этого поверхность обезжиривается и покрывается тонким слоемникеля или меди.Изготовление фрикционных накладок осуществляется обычным способомпорошковой металлургии – перемешиванием смеси порошков в смесителе ипрессованием.Соединение фрикционных накладок со стальной основой происходитпутём совмещения процесса припекания со спеканием под давлением.Механическая обработка проводится после спекания и состоит в нарезанииканавок и пазов, служащих для удаления продуктов износа и излишков масла струщейся поверхности9.8 Пористые порошковые материалыПористые порошковые материалы получили широкое использование вразличных областях промышленности, начиная от бытовой техники до атомнойэнергетики и космического оборудования. Свойствами, характерными лишь дляпористых порошковых материалов, являются:– фильтрующие;– капиллярные.Фильтрующие свойства представлены пористостью, проницаемостью,тонкостью фильтрации и грязеёмкостью.Пористостью материала слагается из наружной пористости (открытые поры)и внутренней (закрытые поры).
В свою очередь, наружная пористость состоит изсквозных и несквозных (тупиковых) пор. Сквозная пористость определяетколичество проходящей через фильтр жидкости или газа и, следовательно,скорость фильтрации. Качество фильтра и его проницаемость для фильтрующейсреды определяются только наружной сквозной пористостью.Проницаемость фильтра определяется расходом жидкости или газа черезединицу площади фильтрующей поверхности при равномерном давлении.Проницаемость возрастает при увеличении пористости и числа сквозных пор посравнению с числом несквозных.Тонкость фильтрования характеризует качественный процесс очисткижидкости от загрязнений.
В общем случае тонкость фильтрования определяетсяабсолютной и номинальной тонкостью фильтрования и коэффициентамиотфильтровывания и полнотой фильтрования.Абсолютная тонкость фильтрования определяется как максимальный размерчастиц загрязнений, пропускаемых фильтром. Номинальная тонкостьфильтрования представляет собой минимальный размер частиц, прошедших черезпористый порошковый материал с заранее установленным коэффициентомотфильтровывания, равным обычно 0,97.Коэффициент полноты отфильтрования характеризует уменьшение массызагрязнений в рабочей жидкости при однократном её пропускании черезпористый порошковый материал.Грязеёмкость фильтра представляет собой массу загрязнений, задержанныхна единице площади фильтрующего материала во время повышения давления отначального до предельного.Капиллярные свойства определяют процессы взаимодействия пористыхпорошковых материалов с жидкостью.
Они характеризуются величинойкапиллярного потенциала, представляющего собой произведение максимальнойвысоты подъёма жидкости в пористом теле на ускорение свободного падения, икраевым углом смачивания.Спеченные фильтры изготавливают из порошков металлов или сплавоводнородной фракции определённого химического состава. Порошки могут иметькак сферическую, так и несферическую форму.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
