справочник (550668), страница 27
Текст из файла (страница 27)
В тех случаях, когда не удается перевести работу трибосисгемы в режим жидкостного трения, приходится изыскивать пути обеспечения устойчивой работы н прн смешанном режиме. Это досппается подбором смазочных материалов (и присадок к ним), антнфрикцнонных материалов и материалов цапф. Прн выборе смазочного материала надо ориентироваться иа смазки, у которых переход ю режима жидкостного трения в режим нарушения оплошности происходит при более высокой температуре. Последнее достигается введением в смазку определенного количества поверхностно-активных веществ (присадок), добавок различных металлических частиц (металлоплакирующие смазки), позволюощих в определенных условиях реализовать зффект избирательного переноса, а также других частиц, увеличивающих при контактнровании поверхностей в режиме смешанного трения долю участков с твердой смазкой.
Области рационавьного непользования различных антнфрнкционных сплавов и материалов цапф представлены в табл. 3.2 [8). Рекомендации по использованию различных металлов составлены с учетом технологических и конструктивных факторов. При зтом учитывали показатели совместимости трущихся поверхносгей. В ряде случаев осуществляется работа подшипников в режиме трения без смазки. Это диктуется соответствующими конструктивными параметрамн агрегатов н условиями работы (аакуум, высокий уровень нарова и др.). Иногда трение без смазки является следствием аварийного состояния трибосистемы, возникающего при резком увеличении нщрузки, прекращении поступления смазки и по другим причинам. При тренин без смазки сравнительно устойчивая работа достигается использованием антнфрикционных материалов, содержащих твердые смазки и мягкие структурные составляющие и обладающих свойствами самосмазыванил (например, металлофторопластовый материал, алюминиево-оловянные сплавы н т.
п.). В процессе трения детааей трибосистемы проходат процессы самоорганизации поверхностей, в результате которых образуется равновеснаа шероховатость [25), изменяется их геометрия и происходит структурная самоорганизация [4, 76). 3.2. Изиосостойкие материалы высокой твердости Материалы высокой твердости используют главным образом в трнбосистемах, подверженных абразивному изнашиванию. Основным показателем, определшошим износостойкость при юнашивании закрепленным абразивом, твердость которого намного превышает твердость юнашиваемого материала, является твердость (микротвердость) поверхностного слоя [72, 73). Определенная корреляция установлена и между износостойкостью материалов и модулем упругости. Если твердость материала близка или намного превышает твердость абразива, показатели износостойкости резко возрастают.
Условия, при которых в реальных случаях происходит абразивное изнашивание, разнообразны. Все зто не позволяет однозначно ранжировать материалы по нзносостойкости (как зто сделано, например, для прочности). 147 Сведений об износостойкости е материалов высокой твердости, испытанных по какой-либо единой методике, нет. Приведенные в опубликованных работах данные, полученные по различным методикам н прн несопоставнмых условиях испытаний, не могуг дать объективной оценки юносостойкостн твердых материалов. К тому же н свойства таких материалов зависят ог технологии их получения, порнстости и т. п.
Наиболее объективную информацию об относительной нзносостойкости материалов, твердость которых существенно выше твердости основного природного абразива (оксида кремния), дают значения твердости и модуля упругости, указанные далее в таблицах. В значительной мере от зтих характеристик зависят и противозадирные свойства материалов (55], важные для деталей машин, работающих в контакте не с абразивом, а между собой.
Из простых веществ высокой твердостью обладают лишь алмаз (углерод) и бор. Подавляющее большинство веществ с высокой твердостью — тугоплавкие химические соединения (24, 48, 49, 50, 791. Представлюот интерес металлоподобные карбиды, ннтриды, бориды, силициды тугопжаянх переходных металлов 1'з'-М групп Перисдической системы зяемситов. Боль. шне перспективы у неметаялических бескнслородных тугоплавкнх соединений — карбидов и нитридов бора и кремния, а также у твердых тугоплавких оксидов (алюминия, циркония и др.), ситаллов, нитрида алюминия, интерметаллидов и других соединений. Полезным комплексом триботехнических свойсш должны также обладать соединения переходных металлов (лантаноидов и актиноидов) с легкимн элементами первых двух периодов (В, С, 1Ч, О, Яй.
Однако эти металлы более дороги и дефицитны. Сложные тугоплаввие твердые соединения, содержащие несколько металлов и (или) металлоидов, юучены недостаточно н вследствие зтого развитие материаловедения тугоплавких соединений требует серьезного внимания. Из-за высокой хрупкости твердых соединений н трудности их обработки изготовление деталей из тугоплавких соединений в большинстве случаев нецелесообразно нли экономически невыгодно. Основная обласп их применения — твердые состааюпопше композиционных материалов (например, твердых сплавов) и покрытия, наносимые самымн различнымн способами.
3.2.1. Сверхтвердые материалы К сверхтвердым материалам (микротвердость которых превышает 5000 НЧ0,1) относятся кубические модификации углерода (алмаз) и ннтрида бора, свойства которых приведены в табл. З.З и 3.4. Синтетические алмазы в виде порошков и плотных поликрнсталлических обрамваний типа баллас и карбоиадо используют для приготовления абразивного инсзрумекга и абразивных паст. Баллас и кврбонадо применяют для изготовления волок, резцов, выглаживателей, в в дробленом виде — для производства абразивного инструмента.
Спеканием смеси микропорошков синтетических и природных алмазов получают плотные поликристаллическне образования алмаза (в виде цилиндриков диаметром 3-4,5 мм и высотой 4 мм) с мелкозернистой структурой — СВ и днсмит. Их и, прн одноосном сжатии достигает 5000 МПа. Алмазы марки СВ предназначены для буровых коронок и долот, а также пил, применяемых при резке неметаллических материалов.
Дисмит при- меншот для изготовления горнобурового инструмента, а также режущего инструмента (резцов, сверл и др.), используемого при обработке цветных металлов и сплавов, пластмасс, стеклопластиков. Таблица 3.3. Осиееиые параметры н свейства алмаза и кубвческеге иитрида беря [50, 79[ Теблиле 3.4. Изиесесгейкесть в алмаза, неликрнсталлвческих твердых материалев и твердых салавев ври трении е нреслейку карбида беря уй 8 (испытании ве ГОСТ 5744-85) [74[ Кубический нитрид бора получают только синтетическим пугем из гексагональной модификации [79] и применают главным образом для изготовления абразивного инструмента. По твердости кубический ннтрнд бора уступает алмазу, но существенно превосходит его по теплостойкости.
Кроме того, он значительно менее адгезионно и химически активен по отношению к материалам на основе железа, никеля и кобальта [58]. В США кубический иитрид бора выпускают под названием боразон, в России — зльбор н кубонит: ЛО н КΠ— зльбор н кубонит обычной прочности, ЛР, КР— то же повышенной прочности [79[. Разновидности поликристаллического материала (созданные на основе зльбсра, кубоннта, вюрцнтоподобного и гексагонального ингрида бора) — эльбор-р, гексаиит-р, исмит, ПНТБ, композит-0,5 и другие производят в виде пластин различной формы и цилиндрических вставок массой от 0,5 до нескольких карат. Изготовляют из 149 них металлорежущий инструмент, применяемый прн обработке труднообрабатываемых закаленных сталей, чугунов и сплавов с твердостью > 40 НКС,.
Стойкость такого инструмента в 10-20 раз больше стойкости твердосплавного (при этом обеспечивается повышение производительности в 2-4 раза). К композиционным сверхтвердым материалам относится славугич, не уступающий природным вв|азам по нзносостойкостн, но значительно превышающий нх по прочности [79]. Изготовляют его в виде цилиндров и пластин различных размеров (до 25 мм). Применпот славутич для буровых долот, кругов (карандашей, брусков, роликов) и т.
и. 3.2.2. Метвллоподобпые соедппепип Высокой твердосп ю н износостойкостью обладают металлоподобные карбиды переходных металлов с незаполненными И-электроннымн оболочками [24, 48, 49, 50, 52, 79]. Онн представляют собой фазы внедрения или близкие к ним структуры, в которых атомы углерода занимают октаэдрнческне нли тетраэдрические пустоты плотиоупакованных металлических подрешеток (табл.
3.5). Табаева 3.5. Структура и свойств| моталлеиелебных карбидов иорохелных металлов [48, 52, 79] ь -ла „,. оцвомоль з ь то о,,С П !0,0м м нчо,! Е, Гпо 494 401 480 495 479 550 Кубическая о Гексагояольноя Ромбическая Гексагонольноя 369,8 530,7 737 Гексаговальяоя компактяая Порошки карбидов применяют для обработки металлов. Некоторые детали ю кар. бидон юготовляют методами порошковой металлургии (прессование с последующим спеканием нлн горячее прессование). Карбиды широко используют в качестве основного компонента твердых сплавов, паплавочных материалов, поверхностных покрытий (наносимых газофазным, детонацнонным н другими методами).
Карбиды служат в качестве упрочниощей фазы легированных сталей и поверхностных слоев, образующихся прн цементации, нитроцементации, карбонитрации и др. Упрочняющая карбиднаа фаза образуется также при диффузионном насыщении углеродистых сталей аьтивнымн карбидообразующимн элементами (например, хромом), а также при контактном эвтектическом 150 т1С ~ьСоу~ Н(С0,99 ЧСо,оз )ьпьСо,оо Та Соло Сг С Сг7Сз Сг С М С ФС Ц!зс 4,94 6,56 12,76 5,71 7,80 14,50 6,96 6,90 6,60 9,18 15,67 17,23 3 067 3 420 3828 2648 3 600 3983 1 500 1 780 18!0 2400 2776 2700 2900 2600 2 700 2900 2400 2500 970 1380 1330 1500 2100 1990 52,2 50,0 45,0 65,0 51,1 42,! 127 109 75 71 19,2 80,0 205,55 193,26 205,61 99,02 137,59 143,30 600.43 209,75 46,93 38,79 плавлении с углеродом (графитом) сталей и никелевых сплавов, содержащих карбидообразующие легирующие элементы (24, 58!.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
