Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 6
ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 8
Состав, структура и свойства антифрикционных сплавов 8
Фазовый состав баббита Б83 10
Диаграмма состояния Sn-Sb-Cu 10
Оловянный баббит Б83 13
Структура и свойства баббита Б83 14
Технология изготовления подшипников скольжения 17
Подготовка корпусов подшипников перед заливкой расплава 18
Подготовка жидкого металла и его заливка в форму 19
Гравитационный способ заливки подшипников 21
Сифонный способ заливки подшипников 24
Центробежный способ заливки подшипников 24
Центробежная заливка втулки с последующей запрессовкой её в стальной (чугунный) корпус 28
Центробежный способ заливки подшипников, с предварительным расплавлением сплава в форме 30
Центробежный способ заливки подшипников с расплавлением
сплава в форме токами высокой частоты 30
1.4.9. Центробежный способ заливки подшипников с применением
электродугового нагрева 32
1.4.10. Технология изготовления подшипника скольжения методом
металлизации 33
Технология восстановления подшипников скольжения наплавкой баббита газотермическим способом 34
Изготовление тонкостенных биметаллических вкладышей подшипников 39
1.5. Дополнительная обработка сплавов скольжения с целью повышения
их технологических и служебных свойств 40
Обработка металла в процессе кристаллизации 40
Деформационная обработка антифрикционного сплава 41
Упрочнение баббита непрерывным СОг - лазерным облучением 44
1.6. Адгезионная прочность соединения корпус подшипника-
антифрикционный сплав 46
1.7. Постановка задачи исследования 48
. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 50
Использованные в работе материалы 50
Образцы для исследований и испытаний 50
Образцы для исследования адгезионной прочности соединений сталь (чугун) - баббит 50
Получение интерметаллидов 53
Образцы для пластической деформации сжатием и прокаткой 55
Образцы для испытаний трибологических свойств 55
Образцы для исследований микроструктуры 55
2.3. Методики исследования и испытаний 58
Методы микроструктурного анализа 58
Анализ микроструктуры при помощи анализатора изображения SIAMS Photolab 59
Методы измерения твердости 60
Метод гидростатического взвешивания 61
Методы контроля температур 61
2.4. Методы испытаний 64
2.4.1. Определение адгезионной прочности соединений сталь 20 -
баббит Б83 и чугун СЧ 20 - баббит Б83 64
Схемы пластического деформирования баббитов в холодном состоянии при сжатии и прокатке 66
Методика исследования трибологических свойств
баббитов, полученных различными методами 67
. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБА ЛИТЬЯ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕГО
ПОЛУЧЕНИЕ ГЛОБУЛЯРНОЙ ФОРМЫ ИНТЕРМЕТАЛЛИДОВ
В БАББИТЕ Б83 68
3.1. Температура формы до, во время и после заливки в неё
расплава баббита Б83 68
3.2. Влияние давления в процессе кристаллизации на структуру
баббита 70
Роль перемешивания расплава баббита вращающимся оребрённым стержнем на его структуру 72
Особенности структуры баббита Б83, залитого центробежным способом 79
Особенности технологии и структуры баббита Б83, залитого центробежным способом с одновременным механическим перемешиванием кристаллизующегося расплава „упругим" ребром....83
Сравнительный анализ формы интерметаллидов в зависимости от способа заливки баббита марки Б83 91
Заключение 95
. СОЗДАНИЕ КОНСТРУКЦИИ, ПРИСПОСОБЛЕНИЙ И ОСНАСТКИ
ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБОВ ЗАЛИВКИ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ С МЕХАНИЧЕСКИМ ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ
РАСПЛАВА 97
4.1. Типы оснастки и принцип работы 97
4.1.1. Устройство для заливки подшипников скольжения с ручным
приводом вращения корпуса и перемешиванием расплава
неподвижным оребрённым стержнем 97
Оборудование и оснастка для заливки подшипников скольжения с перемешиванием кристаллизующегося баббита вращающимся оребрённым стержнем 99
Оснастка для заливки подшипников скольжения центробежным способом 102
4.1.4. Оснастка для центробежной заливки подшипников скольжения с
перемешиванием кристаллизующегося расплава упругим
(подпружиненным) ребром 105
4.2. Варианты установок для заливки подшипников скольжения разными
способами 108
Рабочий вариант установки для заливки подшипников скольжения 108
Усовершенствованный вариант установки 111
4.3. Заключение 117
5. МЕХАНИЧЕСКИЕ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И СЛУЖЕБНЫЕ СВОЙСТВА
БАББИТА Б83, ПОЛУЧЕННОГО РАЗНЫМИ СПОСОБАМИ
ЛИТЬЯ 119
Адгезионная прочность соединения сталь (чугун) - баббит 119
Деформируемость баббита Б83 при сжатии и прокатке, изготовленного разными способами 130
Коэффициент трения баббита Б83, залитого разными
способами 133
Результаты производственных испытаний 135
Заключение 136
6. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 138
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 141
ПРИЛОЖЕНИЯ 151
Введение к работе
Целью проведённого исследования явилось создание способа литья и специального оборудования, обеспечивающие в оловянных баббитах формирование структуры с интерметаллидными включениями округлой (глобулярной) формы повышенной дисперсности с высоким комплексом
механических, технологических и служебных свойств.
Одним из лучших баббитов, применяемых при изготовлении подшипников скольжения методами литья, наплавки и металлизации в отечественном машиностроении, является баббит марки Б83. Этот сплав кроме малого коэффициента трения обладает такими ценными свойствами, как лёгкая прирабатываемость, хорошая теплопроводность, высокая ударная вязкость, совместимость с маслом (нефтяным и синтетическим). Но этот сплав имеет как минимум два недостатка: склонность к ликвациям при литье и низкая пластичность, что снижает ресурс работы соответствующих изделий.
Низкая пластичность оловянных баббитов не позволяет изготавливать из них подшипники скольжения высокотехнологичными методами (штамповка, прокатка), которые на сегодняшний день применяются, например, для более пластичных, но менее качественных свинцовых баббитов. Преждевременный выход из строя узлов трения по вышеуказанным причинам, например, на железнодорожном транспорте, в энергетическом оборудовании и др., особенно ущербен.
В связи с этим, улучшение свойств оловянных баббитов сегодня - весьма актуальная задача, при этом, просто строгое соблюдение известных технологий литья - не достаточно, так как это не меняет качественно уровень механических, служебных и технологических свойств.
Не смотря на то, что баббиты известны более 100 лет, вышеотмеченные недостатки, по существу, являются примером консервативности данной области материаловедения и литейных технологий. За последние десятилетия
7 в направлении их совершенствования, по существу, ничего принципиально нового не сделано. Вопросам совершенствования структуры баббита Б83 на базе новых технологических решений и посвящена настоящая работа.
Для достижения намеченной цели были поставлены следующие задачи:
Обосновать и предложить новые требования к морфологии, дисперсности и однородности распределения интерметаллидов, обеспечивающие повышенный уровень механических, технологических и служебных свойств исследуемого баббита;
Разработать технологический регламент получения баббитового слоя с повышенными механическими и служебными свойствами, а также сконструировать машину и оснастку, позволяющие реализовывать эту технологию в производстве.
3. На базе исследований способов подготовки поверхностей корпусов
подшипников перед заливкой их баббитом разработать технологию,
обеспечивающую повышенную адгезионную прочность в соединениях корпус
(чугун, сталь) - отливка (баббит).
Научная новизна выполненного исследования заключается в следующем.
Предложен новый эффективный способ механического воздействия на кристаллизующийся расплав баббита непосредственно в литейной форме, что качественно меняет условия кристаллизации и, соответственно, морфологию выделяющихся интерметаллидов, а это, в свою очередь, существенно улучшает механические свойства баббита марки Б83, в частности его деформируемость в холодном состоянии.
