Композиційний антифрикційний матеріал системи “мідний сплав – залізовуглецевий сплав”

1. Композиційний антифрикційний матеріал системи "мідний сплав - залізовуглецевий сплав", матриця якого містить свинець як тверде мастило, який складається з псевдосплаву міді та свинцю, та дискретних часток залізовуглецевого сплаву, 3 46090 собою псевдосплав міді та свинцю при наступному співвідношенні компонентів, мас. частка %: частки залізовуглецевого сплаву 40-63 свинець 12-20 мідь 17-48 Свинець не утворює з міддю твердих розчинів, а сплав являє собою механічну суміш двох металів, які мають різну температуру розплавлення. Мікроструктура свинцевистої бронзи являє собою тверду основу міді з вкрапленими в неї мілкими частками свинцю. Ці бронзи відмінні від більшості антифрикційних бронз, де в м'яку основу вкраплені тверді частки. Свинець в свинцевистій бронзі і композиті виконує роль твердого мастила і захищає шийку валу від прямого контакту з виступаючими нерівностями поверхні антифрикційної втулки. Особливо важливо це в начальний період експлуатації - приробки. В результаті диференційованого зношування м'якої пластичної матриці і твердої дискретної армуючої фази відбувається приробка до належної форми робочої поверхні втулки стосовно валу, вирівнювання розподілення навантажень. Після вступу в контакт нерівностей антифрикційної втулки і валу підвищується температура всієї системи і на поверхню тертя видавлюється порція пластичного і м'якого свинцю, який разом з мідним сплавом утворює розподільчу поверхню між валом та антифрикційною втулкою. В якості армуючих елементів застосовуються частки залізовуглецевих сплавів - сталей і чавунів різноманітної морфології. Це можуть бути частки округлої чи неправильної форми, наприклад лита чи колота сталева чи чавунна дріб, нарізана проволока, подрібнена стружка. Розмір армуючих елементів 0,8-4мм. Якщо розмір армуючих елементів менше 0,8мм, то кількість мідного псевдосплаву буде недостатньою для утворення розподільчої плівки на поверхні тертя. У випадку більших розмірів часток ніж 4мм зносостійкість композиту знижу 4 ється за рахунок, того, що композиційний матеріал деформується і армуючи елементи не можуть стримувати навантаження. Дослідження триботехнічних характеристик ЛКМ, армованих елементами різного типу показали, що домінуючим фактором впливу є співвідношення мікротвердості фаз. Практично для всіх макрогетерогенних ЛКМ системи "мідний сплав-залізовуглецевий сплав" із підвищенням значень К=Н mарм.фази/Нmматриці до 2,83,2 спостерігається чітка тенденція зменшення коефіцієнта тертя (f) та інтенсивності зношування (І). М'які і менш міцні армуючі (К3,2 подальшого зростання знососостійкості не спостерігається. Слід відмітити, що керувати співвідношенням К можливо в основному за рахунок варіювання твердістю армуючих елементів. Це можна зробити правильним підбором армуючих елементів та термообробкою на заданий рівень твердості. Було проведено антифрикційні іспити нового матеріалу в порівнянні з прототипом, іншим композиційним матеріалом, який не містить свинець, та мономатеріалом бронзою БрС30. Іспити проводили на лабораторній машині тертя МТ-68 в умовах сухого тертя. Час іспитів 0,5 години. Результати іспитів наведено в таблиці. Як видно з іспитів, новий композиційний матеріал має знососостікість вищу за матеріал прототипу, мономатеріал, а також композит на основі мідного сплаву з оловом (БрОФ10-1). Таким чином використання нового композиційного матеріалу дозволяє значно підвищити зносостійкість антифрикційних матеріалів, які використовуються і термін використання підшипників ковзання. Таблиця Зносостійкість композиційних антифрикційних матеріалів К=Нmарм.фази/ Швидкість,V, Навантаження Втрата ваги, Знос І, № Матеріал ісп m/c Р, кг ∆ m, мг мг/км·cм2 Нmматриці 1. Бронза БрС30 5 5 1028,7 145,6 2. Композит бронза Бр.С30+дріб 3,0 5 5 24,2 3,42 Композит сфероїдальний твердий 3. 16,7 5 5 179,8 25,45 сплав+мідний сплав+графіт 4. Композит бронза Бр.ОФ10-1+дріб 2,2 5 5 63,6 9,00 5. Бронза БрС30 7,5 5 катастрофічний знос 6. Композит бронза Бр.С30+дріб 3,0 7,5 5 103,2 9,73 Композит сфероїдальний твердий 7. 16,7 7,5 5 155,7 14,69 сплав+мідний сплав+графіт 8. Композит бронза Бр.ОФ10-1+дріб 2,2 7,5 5 262,6 25,5 9. Бронза БрС30 10 5 катастрофічний знос 10. Композит бронза Бр.С30+дріб 3,0 10 5 272,0 19,2 Композит сфероїдальний твердий 11. 16,7 10 5 493,0 34,47 сплав+мідний сплав+графіт 12. Композит бронза Бр.ОФ10-1+дріб 2,2 10 5 514,8 36,00 5 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 46090 6 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601