Тарасенко_Материалы для поршневых двигателей (831918), страница 13
Текст из файла (страница 13)
В чугунах мягкой фазой является графит, имеющий высокую теплопроводность. Наилучшие антифрикционные свойства имеют чугуны с шаровиднымграфитом. К достоинствам этих материалов относится дешевизна,а к их недостаткам — чувствительность к недостатку смазки, пониженная стойкость к воздействию ударной нагрузки, плохая прирабатываемость.
Антифрикционные чугуны имеют специальнуюмаркировку:78• серые — АЧС-1, АЧС-2, АЧС-3;• высокопрочные — АЧВ-1, АЧВ-2, АЧВ-3;• ковкие — АЧК-1, АЧК-2, АЧК-3.5.5. Сплавы на алюминиевой основеСплавы на алюминиевой основе в последнее время все ширеиспользуются для замены антифрикционных сплавов на свинцовойи оловянной основе, а также свинцовистой бронзы. Их классифицируют по микроструктурному признаку. Первая группа — сплавы, имеющие твердые структурные составляющие (FeAl3 , Al3 Ni,CuAl2 , Mg2 Si и др.) в пластичной основе металла. Их используютпри высоких скоростях вращения и невысоких нагрузках с применением смазки. Однако если подача смазки прекращается, тонаступает схватывание.
Свободны от этого недостатка сплавы второй группы, легированные оловом. В случае прекращения поступления смазки олово расплавляется, покрывая вал тонким слоем итем самым препятствуя контакту.Достоинствами подшипников скольжения, изготовленных изсплавов на алюминиевой основе, являются:• высокая усталостная прочность;• хорошая теплопроводность;• низкая плотность;• хорошая коррозионная стойкость.К недостаткам относится низкая прирабатываемость.5.6. Плазменное напылениеСовременным способом создания высокоскоростных подшипников в зарубежных моделях ДВС является использование вакуумного плазменного напыления (Physical Vapor Deposition) на вставках из любых материалов. Плазменное напыление проводится ввакуумной камере, в которой распыляемый материал является катодом.
Для напыления используют смесь, состоящую из порошковникеля, хрома, бора и кремния с частицами размером 16. . .125мкм. К преимуществам подшипников скольжения с плазменнымнапылением относятся:79• высокая твердость покрытия, что обеспечивает высокую износостойкость (ресурс напыленных частей составляет до 1 млн км);• минимальная шероховатость (до 0,1 мкм);• возможность ремонта предложенным cпособом;• возможность установки подшипников с ионно-плазменнымнапылением в грузовые и легковые автомобили как с бензиновым,так и с дизельным двигателем (Audi, Mercedes-Benz, CDI-Motoren).Метод ионно-плазменного напыления применяется и для создания комбинированных подшипников скольжения.5.7. Комбинированные материалыКомбинированные подшипники появились как ответ на всетребования к подшипникам, которые иногда являются взаимоисключающими.
Так, увеличение прочности и износостойкости материала напрямую связано с повышением его твердости, а это ведетк ухудшению антифрикционных свойств, способности прирабатываться и удерживать посторонние частицы без повреждения шейкивала.Примером современного комбинированного покрытия является трехслойное покрытие, каждый слой которого выполняет своюфункцию:• бронза, наносимая на стальной вкладыш, воспринимаетосновную нагрузку и отводит теплоту;• слой никелевого сплава предназначен для улучшения следующего слоя покрытия с бронзой;• сплав алюминия с 20 % олова обеспечивает антифрикционность покрытия.Основной слой — сплав алюминия с переменным содержанием олова — характеризуется равномерным распределением частицолова в алюминии и служит для улучшения антифрикционныхсвойств, прирабатываемости, способности к запрессовке посторонних частиц и т.
д. Это позволяет устранить упомянутые вышепротиворечия между прочностью и антифрикционными качествами покрытий вкладышей и создать новый подшипник, способныйработать в двигателях практически всех типов.Примером известного комбинированного материала типа «металл — неметалл» служит металлофторопластовая лента (МФПл),80Рис. 5.3. Схема строения многослойной ленты для подшипника скольжениясостоящая из четырех слоев, каждый из которых выполняет своюфункцию (рис.
5.3):• сталь является материалом детали;• тонкий слой меди обеспечивает сцепление стали с вышерасположенным слоем бронзы;• пористая бронза с дисульфидом молибдена (твердая смазка) впорах отводит теплоту и воспринимает нагрузку. Смазочная пленкав поверхностном слое воссоздается фторопластом из пор бронзы;• фторопласт с дисульфидом молибдена выполняют роль смазки.Металлофтропластовая лента имеет коэффициент трения безсмазки 0,03. .
.0,10.5.8. Пористые порошковые материалыПористыми называют материалы, в которых после окончательной обработки сохраняется 10. . .30 % остаточной пористости. Этисплавы используют главным образом для изготовления антифрикционных деталей (подшипников, втулок) и фильтров.Пропитанные маслом пористые подшипники способны работать без дополнительной смазки в течение нескольких месяцев, аподшипники со специальными «карманами» для запаса масла —в течение двух-трех лет. Во время работы подшипника масло нагревается, вытесняется из пор, образуя смазочную пленку на трущихся поверхностях. Таким образом, подшипники из порошковыхсплавов могут работать без принудительного смазывания за счет«выпотевания» масла, находящегося в порах.Основным пористым материалом для подшипников скольжения является антифрикционная металлокерамика.
В антифрикционных материалах с пористостью 10. . .35 % металлическая основа81является твердой составляющей, а поры, заполняемые графитомили пластмассой, выполняют роль мягкой составляющей.Для пористых антифрикционных материалов используют композиции «железо — графит», «железо — графит — медь», «бронза —графит», «алюминий — медь — графит» и др. Процентный составэтих композиций зависит от эксплуатационных требований, предъявляемых к конструкциям деталей.Подшипники изготовляют из сплавов железа, содержащего1. . .7 % графита (марки ЖГр1, ЖГрЗ, ЖГр7), и из бронзографита,содержащего 8.
. .10 % Sn и 2. . .4 % графита (марки БрОГр10–2,БрОГр8–4 и др.). Структура металлической основы железографитовых материалов должна быть перлитной, с массовой долейсвязанного углерода порядка 1,0 %. Такая структура допускаетнаиболее высокие скорости и нагрузки (табл. 5.2) при наименьшемизносе подшипников.Таблица 5.2Свойства пористых антифрикционных материаловСвойстваКоэффициент тренияВременное сопротивление разрыву, МПаТвердостьКомпозиция«железо — графит»Композиция«бронза — графит»0,07–0,09 (без смазки) 0,04–0,07 (без смазки)0,05–0,007 (со смазкой)180–300 МПа30–50 МПа60–120 НВ25–50 HВДопустимая рабочая нагрузка композиции «железо — графит» составляет 1000.
. .1500 МПа при максимальной температуре100. . .200 ◦ С, композиции «бронза — графит» — 400. . .500 МПапри температуре 200. . .250 ◦ С.Добавка к железографитовым материалам серы (0,8. . .1,0 %)или сульфидов (3,5. . .4,0 %), образующих сульфидные пленки натрущихся поверхностях, улучшает прирабатываемость, уменьшаетизнос и схватываемость сопряженных деталей.Бронзографитовые подшипники менее прочны, поэтому допустимые нагрузки у них меньше, чем у железографитовых; однако82вследствие высокой теплопроводности меди допустимые температуры их эксплуатации выше.Антифрикционные порошковые железографитовые и бронзографитовые сплавы имеют преимущества перед баббитами, бронзами и антифрикционныеми чугунами по коэффициенту трения.Присутствие графита обеспечивает им хорошую прирабатываемость, а металлическая основа — достаточную прочность и износостойкость.6.
ЖАРОСТОЙКИЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ НАПЛАВОКИ ВЫПУСКНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ6.1. Материалы для наплавок поршней и клапановНаплавка — это слой материала, наносимый на деталь одним изспособов, включающих его расплавление. Наплавки бывают двухвидов:• функциональная наплавка покрытия (служит для полученияна поверхностях изделия слоя с необходимыми свойствами). Приэтом основной материал детали обеспечивает необходимую конструкционную прочность, а слой наплавленного металла придаетособые заданные свойства: жаростойкость, износостойкость, жаропрочность, коррозионную стойкость и т. д.• восстановительная наплавка (применяется для полученияпервоначальных размеров изношенных или поврежденных деталей).
В этом случае наплавленный металл близок по составу имеханическим свойствам к основному металлу. Восстановительная наплавка широко применяется при ремонте таких деталей,как распределительные и коленчатые валы, клапаны, шкивы, маховики, ступицы колес, корпусные детали различных двигателейвнутреннего сгорания и т. д.Наплавкой называют также соответствующий технологическийпроцесс.Технологические требования при наплавке заключаются вминимальном проплавлении основного металла, в минимальномуровне остаточных напряжений и деформаций металла в зоненаплавки, в снижении до приемлемых значений припусков напоследующую обработку деталей.84К способам наплавки относятся:• дуговая покрытыми электродами, под флюсом проволоками,лентами и другими способами;• электрошлаковая;• плазменная;• лазерная;• электронно-лучевая;• индукционная;• газопламенная.Из существующих способов наибольшее распространение получила универсальная плазменно-порошковая наплавка.
При этомспособе присадкой служат гранулированные металлические порошки, которые подаются в плазмотрон транспортирующим газомс помощью специального питателя. Метод порошковой плазменной наплавки (ППН) является наиболее оптимальным по производительности, цене и качеству.В качестве материала для наплавки выбирают композиционныепорошки на основе железа (в том числе и коррозионно-стойкиестали), кобальта, никеля, обладающие коррозионной, ударной, тепловой стойкостью и устойчивостью к износу.Другим современным способом наплавки является лазерное легирование — введение в материал легирующих элементов с помощью лазерного излучения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
