Содержание к диссертации
ВЕДЕНИЕ 6
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 9
Современные представления о трении 9
Понятие трения 9
Теория трения 9
Конструкционные материалы узлов трения 14
Требования к антифрикционным материалам 14
Металлические антифрикционные материалы 16
Неметаллические антифрикционные материалы 25
Порошковые антифрикционные материалы 27
Перспективные порошковые материалы 28
Структура и свойства баббита Б83 31
Структура оловянного баббита Б83 31
Свойства баббита Б83 32
Влияние структуры баббита Б83 на его свойства 34
Структура и свойства бронзы БрОЮ 36
Оловянная бронза БрОЮ 36
Свойства бронзы БрОЮ 38
Технологии изготовления подшипников скольжения 40
Технологии заливки подшипников 40
Изготовление тонкостенных биметаллических вкладышей подшипников 42
Изготовление подшипников методами порошковой металлургии 42
Изготовление и восстановления подшипников скольжения плазменным напылением 44
Восстановления подшипников скольжения наплавкой 46
Постановка задачи исследования 47
! ;
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 49
Получение специальных материалов 51
Получение интерметаллидов 52
Получение образцов методами порошковой металлургии .... 53
Методика плазменного напыления 56
Методы литья 58
Методика наплавки 59
Методики микроструктурного анализа 64
Методы измерения твердости 65
Метод гидростатического взвешивания 66
Определение триботехнических свойств 66
Методика усталостных испытаний 73
Пластическое деформирование баббитов при сжатии 75
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ БАББИТА Б83, В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СПОСОБОВ ЛИТЬЯ
Формирование структуры оловянных баббитов Б83 в зависимости от способа литья 79
Свойства интерметаллидов ЭпЭЬ и Си38п 79
Влияния способов литья баббита Б83 на его структуру 81
Деформируемость баббита Б83, полученного сифонным и турбулентным способами литья 91
Усталостная прочность баббита Б83, полученного сифонным, центробежным и турбулентным способами литья 92
Влияние технологии газопламенной наплавки на структуру и коэффициент трения баббитов Б83 и Б88 99
Структура наплавленных баббитов Б83, Б88 99
Коэффициент трения наплавленных баббитов Б83 иБ88 .... 101
Структура литой бронзы БрОЮ 106
Формирование коэффициента трения бронзы БрОЮ 107
Влияние структуры бронзы БрОЮ после температурной и деформационной обработки на ее коэффициент трения 110
Влияние материала и химико-термической обработки контртела
Коэффициент трения латуни ЛМцКНС-58-3-1,5-1,5-1 и
Предпосылки создания перспективной пары трения 120
Заключение ! ,.123
Влияние размера и концентрации интерметаллидов SnSb и Cu3Sn на коэффициент трения модельньгх. сплавов 125
Влияние фракции порошка бронзы БрОЮ на коэффициент трения спеченной прессовки 128
Влияние содержания порошков баббита Б83 и бронзы БрОЮ
Коэффициент трения плазменных покрытий из порошков баббита Б83, бронзы БрОЮФ1 143
Сравнение коэффициента трения и интенсивности изнашивания исследованных материалов 148
Заключение 155
2Л. Стандартные материалы для исследований 49
Образцы для исследований и испытаний 62
Методы исследования 64
2.5 Определение погрешности измерений 76
И НАПЛАВКИ 79
Свойства баббита Б83, полученного разными способами литья ... 90
3.2.3 Влияние способа литья баббита Б83 на формирование коэффициента трения сплава : 94
Заключение 104
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ БРОНЗЫ БрОЮ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТРУКТУРЫ И
УСЛОВИЙ ТРЕНИЯ 106
на коэффициент трения бронзы БрОЮ 114
бронзы БрАЖМц 10-3-1,5 118
ФОРМИРОВАНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ ПОДШИПНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ПОРОШКОВ БАББИТА Б 83
И БРОНЗ БРОЮ, БРОЮФ1 125
в спеченном материале на его коэффициент трения 134
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 157
Установка трения 171
Установка для усталостных испытаний 174
Акт об изготовлен и передаче в эксплуатацию специальных
Акт по результатам работы 37/2005 180
Введение к работе
Борьба с потерями на трение и изнашивание подвижных сочленений в узлах машин и механизмов является одной из важных задач современного машиностроения [1, 2]. Потери средств от трения и износа в развитых государствах достигают 4...5 % национального дохода, а преодоление сопротивления трения поглощает во всем мире 20...25 % вырабатываемой за год энергии [2].
Разработке и совершенствованию антифрикционных материалов уделяется постоянное и пристальное внимание исследователей и технологов. В связи с этим в настоящее время номенклатура антифрикционных сплавов постоянно увеличивается. Но и оловянный баббит, разработанный в 19 веке и близкий по составу к баббиту марки Б89 [3], и оловянная бронза БрОЮ, известная еще с бронзового века [4], широко применяются в современном машиностроении [5, 6].
Баббит марки Б83 из-за высокого содержания дорогостоящего олова используют для подшипников ответственного назначения, работающих при больших скоростях и нагрузках [3, 5, 6]. Кроме малого коэффициента трения баббит Б83 обладает такими ценными свойствами, как лёгкая прирабатываемость, хорошая теплопроводность, высокая ударная вязкость, хорошая совместимость с маслами (нефтяным и синтетическим) [3...7]. Однако, этот сплав имеет ряд недостатков, например, склонность к ликвации при литье, низкие пластичность и усталостную прочность, что снижает ресурс работы узлов трения. 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.
Сплавы на медной основе распространены во всем мире. Среди бронз антифрикционного назначения, широкое распространение получила оловянная бронза БрОЮФ1, применяемая для монолитных подшипников скольжения работающих при значительных давлениях, средних и малых скоростях скольжения [4...6].
Целью настоящей работы является повышение комплекса служебных и технологических свойств антифрикционных сплавов типа оловянный баббит Б83 и ^оловянная бронза БрОЮ на базе предложенных технологических решений.
В связи с этим, в работе были поставлены следующие задачи:
исследовать влияние технологии получения баббита Б83 на его структуру. Установить влияние морфологии и дисперсности интерметаллидов 8п8Ь на свойства оловянного баббита Б83;
установить влияние способа получения и обработки антифрикционных
сплавов типа бронза БрОЮ на структуру и триботехнические свойства;
на базе проведенных исследований предложить рациональный состав
антифрикционного материала и технологию его получения, обеспечивающие повышенный комплекс механических, технологических и служебных свойств в сравнении с баббитом Б83 и бронзой БрОЮ.
На защиту выносятся следующие основные положения:
взаимосвязь структуры с технологическими и служебными свойствами оловянного'баббита Б83, полученного разными способами литья;
влияние технологий получения антифрикционных покрытий из оловянной бронзы БрОЮ (литье, порошковая металлургия, плазменное напыление) на их триботехнические свойства;
новый состав антифрикционного покрытия, получаемого из порошков баббита Б83 и бронзы БрОЮ (БрОЮФ1) и обладающего коэффициентом трения более низким, чем у широко применяемых сплавов скольжения Б83 и БрОЮ.
Научная новизна выполненного исследования заключается в следующем. Исследован баббит Б83, отливаемый новым способом, при котором выделение интерметаллидов происходит из турбулентно движущегося расплава (патент № 38649). Впервые установлено, что такие условия кристаллизации обеспечивают формирование глобулярной формы интерметаллидов SnSb и это принципиально улучшает весь комплекс свойств баббита Б83.
На базе исследований баббита Б83 и бронзы БрОЮ обоснован и предложен новый антифрикционный материал, получаемый методами порошковой металлургии и плазменного напыления, содержащий 20-30 %об. БрОЮ и 80-70 %об. Б83. Интенсивность изнашивания и коэффициент трения разработанного материала ниже, чем у баббита Б83 и бронзы БрОЮ, полученных разными способами литья, методами порошковой металлургии и плазменного напыления, в широком нагрузочно-скоростном диапазоне. Низкие коэффициент трения и износ этого материала обусловлены фрикционно- механическим переносом бронзовой компоненты сплава на стальное контртело и трением баббитной составляющей уже по «бронзированному» контртелу.
