Спосіб виготовлення антифрикційного матеріалу, елемент вузла тертя і спосіб виготовлення елемента вузла тертя

1 Спосіб виготовлення антифрикційного матеріалу, що включає отримання сухої шихти змішуванням порошкоподібних компонентів антифрикційного матеріалу, формування і спікання шихти, який відрізняється тим, що перед формуванням суху шихту змішують з соляровим маслом, КІЛЬКІСТЬ якого дорівнює 1 - 7 мас %, а потім сплавляють 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що суху шихту отримують при такому співвідношенні порошкоподібних компонентів антифрикційного матеріалу, мас % Залізо 10,91 -26,25 Мідь 39,16-86,43 Добавки 13,57-60,81 3 Елемент вузла тертя, що включає несучий елемент, антифрикційний і проміжний шари на основі заліза і МІДІ, який відрізняється тим, що проміжний шар містить ферофосфор при такому співвідношенні компонентів проміжного шару, мас % Залізо 55 - 74,6 Мідь 25,39-40 Ферофосфор 0,01 - 5 4 Елемент вузла тертя за п 3, який відрізняється тим, що несучий елемент виконаний з низьковуглецевої сталі 5 Елемент вузла тертя за п 3 або п 4, який відрізняється тим, що несучий елемент має товщину 1 - 250мм 6 Елемент вузла тертя за будь-яким з пп 3 - 5, який відрізняється тим, що товщина проміжного шару становить 0,2 - 0,5мм 7 Елемент вузла тертя за будь-яким з пп 3 - 6, який відрізняється тим, що товщина антифрикційного шару становить 0,5 - 15мм 8 Спосіб виготовлення елемента вузла тертя, який складається з несучого елемента, антифрикційного і проміжного шару, що включає нанесення на несучий елемент і спікання шихти проміжного шару на основі суміші порошків заліза і МІДІ, нанесення на проміжний шар і спікання шихти антифрикційного шару на основі суміші порошків заліза і МІДІ, який відрізняється тим, що до складу шихти проміжного шару додатково вводять ферофосфор, при такому співвідношенні компонентів шихти, мас % Залізо 55 - 74,6 Мідь 25,39-40 Ферофосфор 0,01 - 5, при цьому перед нанесенням на несучий елемент шихту проміжного шару змішують з гасом технічним 9 Спосіб за п 8, який відрізняється тим, що шихту проміжного шару змішують з гасом технічним, КІЛЬКІСТЬ якого дорівнює 0,01 - 5 мас % 10 Спосіб за п 8або п 9, який відрізняється тим, що шихту проміжного шару насипають через сито дозованими порціями 11 Спосіб за пп 8 - 10, який відрізняється тим, що шихту проміжного шару сплавляють при температурі 1083 - 1150°С в середовищі захисного газу 12 Спосіб за пп 8 - 11, який відрізняється тим, що перед нанесенням на проміжний шар шихту антифрикційного шару змішують з соляровим маслом, КІЛЬКІСТЬ якого дорівнює 1 - 7мас % 13 Спосіб за пп 8 - 12, який відрізняється тим, що шихту антифрикційного шару формують шляхом прокатування дозованими порціями між валками прокатного стану 14 Спосіб за пп 7 - 13, який відрізняється тим, що шихту антифрикційного шару сплавляють при температурі 940 - 1083°С в середовищі захисного газу СО о Ю 50371 Винахід відноситься до способу виготовлення антифрикційного матеріалу, елементу вузла тертя і способу виготовлення елемента вузла тертя Більш детально, винахід відноситься до способу виготовлення антифрикційних матеріалів методом порошкової металурги, а також до елементу вузла тертя з проміжним шаром і способу виготовлення елемента вузла тертя з проміжним шаром Відомий елемент вузла тертя з проміжним шаром, у якому стальний несучий елемент піддається мідненню, див Федорченко І М , Францевич І Н , Радомисельський І Д , Порошкова металургія Матеріали, технологія, властивості, область застосування - Київ Наукова думка - 1985 - 624с Недоліком використання МІДІ у якості матеріалу проміжного шару є її висока вартість, низька МІЦНІСТЬ, недостатній адгезійний зв'язок між шарами, забруднення навколишнього середовища відходами гальванічного виробництва Відомий також елемент вузла тертя з проміжним шаром, у якому поверхня сталевого несучого елементу покривається шаром нікелю товщиною 10 - ЗОмкм , див Ігнатов Л Н та ІНШІ, Виробництво фрикційних матеріалів на залізній основі - М Металургія - 1968 Недоліком використання у якості проміжного шару нікелю є його висока вартість, слабий адгезійний зв'язок між шарами і різний коефіцієнт термічного розширення матеріалів шарів Відоме рішення, в якому поверхня сталевого несучого елементу покривається тонким шаром матеріалу, який містить 90% МІДІ І 10% олова, див Dufer V, Kovokeramicke treci matenaly, SNTL, Praha, 1965 Недоліком цього рішення є висока вартість, низька МІЦНІСТЬ, недостатній адгезійний зв'язок між шарами У патенті ЧССР № 130469 від 15 12 1962р описується елемент вузла тертя з проміжним шаром і спосіб виготовлення елемента вузла тертя, в якому проміжний шар має вигляд зпеченного порошку заліза, частки якого покриті тонким шаром МІДІ при наступному співвідношенні компонентів, мас % Залізо 80 - 95 Мідь 5 - 20 Даний спосіб включає одержання часток заліза, покритих шаром МІДІ, ШЛЯХОМ змішування порошків заліза і МІДІ, спікання у відновному середовищі брикетів на протязі 10 хвилин, розмелювання і розсів на фракції Після чого відбирають фракції порошку, однорідні за гранулометричним складом, і напиляють на несучий елемент Недоліком цього способу є нерівномірне покриття міддю часток заліза, що не дозволяє забезпечити міцний зв'язок проміжного шару з несучим елементом Крім того, процес напилення одержаного порошку, у якого частки заліза лише на 50% покриті міддю, не дозволяє одержати міцний адгезійний зв'язок напиленого шару з несучим елементом і призводить до виникнення високої пористості проміжного шару Найбільш близьке рішення відоме із патенту Російської Федерації № 2013187 від 03 07 1991р. у якому описується спосіб виготовлення антифрикційного матеріалу, що включає отримання сухої шихти змішуванням порошкоподібних компонентів антифрикційного матеріалу, формування і спікання шихти Крім того патент описує елемент вузла тертя, що складається з несучого елементу, антифрикційного і проміжного шару, та спосіб виготовлення елемента вузла тертя, що включає нанесення на несучий елемент і спікання шихти проміжного шару на основі суміші порошків заліза і МІДІ, нанесення на проміжний шар і спікання шихти антифрикційного шару на основі суміші порошків заліза і МІДІ Недоліком описаного рішення є низька механічна МІЦНІСТЬ антифрикційного матеріалу, що отримують, яка зумовлена тим, що порошкоподібні елементи з яких виготовляють антифрикційний матеріал мають різну насипну ЩІЛЬНІСТЬ, внаслідок чого при нанесенні сухої шихти на несучий елемент відбувається сегрегація порошків Порошок, що володіє більш низькою насипною ЩІЛЬНІСТЮ, спливає над порошком, який володіє більш високою насипною ЩІЛЬНІСТЮ, що при послідуючому спіканні веде до одержання неоднорідного матеріалу з низькою механічною МІЦНІСТЮ Крім того, у проміжному шарі елементу вузла тертя не досягається рівномірне покриття часток заліза міддю, внаслідок чого погіршується якість зчеплення несучого елементу і антифрикційного шару В основу винаходу поставлено задачу створити спосіб виготовлення антифрикційного матеріалу, який володіє високою механічною МІЦНІСТЮ, ЗНОСОСТІЙКІСТЮ, низьким коефіцієнтом тертя Іншою задачею винаходу є створення елемента вузла тертя, що крім несучого елементу і антифрикційного шару включає проміжний шар, який володіє високою механічною і адгезійною МІЦНІСТЮ, ЗНОСОСТІЙКІСТЮ, а також здібністю витримувати великі здвигаючі навантаження, високою МІЦНІСТЮ зчеплення шарів, коефіцієнтом теплового розширення, який відповідає коефіцієнту ЛІНІЙНОГО розширення антифрикційного шару і несучого елементу Ще однією задачею винаходу є створення способу виготовлення елемента вузла тертя, що окрім несучого елементу і антифрикційного шару включає проміжний шар, який володіє вищезгаданими характеристиками Поставлена задача вирішується тим, що спосіб виготовлення антифрикційного матеріалу, що включає отримання сухої шихти змішуванням порошкоподібних компонентів антифрикційного матеріалу, формування і спікання шихти, додатково включає змішування сухої шихти з соляровим маслом перед формуванням, КІЛЬКІСТЬ ЯКОГО дорівнює 1 - 7мас %, яку потім сплавляють При цьому суху шихту отримують при слідуючому співвідношенні порошкоподібних компонентів антифрикційного матеріалу, мас % Залізо 10,91 -26,25 Мідь 39,16-86,43 Добавки 13,57-60,81 Вміст заліза в матеріалі в межах 10,91 26,25мас % забезпечує отримання міцного сталевого каркаса Застосування МІДІ, ЯК ОСНОВИ антифрикційного матеріалу, зумовлене її високою теплопровідніс 50371 6 тю, хорошими антифрикційними властивостями і проміжний шар шихту антифрикційного шару змі високою корозійною СТІЙКІСТЮ шують з соляровим маслом, КІЛЬКІСТЬ ЯКОГО дорів Інша задача вирішується тим, що елемент вузла тертя включає несучий елемент, антифрикційний і проміжний шари на основі заліза і МІДІ, у якому проміжний шар додатково містить феррофосфор, при слідуючому співвідношенні компонентів проміжного шару, мас % Залізо 55 - 74,6 Мідь 25,39-40 Феррофосфор 0,01 - 5 Переважно несучий елемент виконаний з низьковуглецевої сталі Найбільш переважно несучий елемент має товщину 1 - 250мм, товщина проміжного шару становить 0,2 - 0,5мм, а товщина антифрикційного шару становить 0,5 -15мм Ще одна задача вирішується тим, що спосіб виготовлення елемента вузла тертя, який складається з несучого елементу, антифрикційного і проміжного шару, що включає нанесення на несучий елемент і спікання шихти проміжного шару на основі суміші порошків заліза і МІДІ, нанесення на проміжний шар і спікання шихти антифрикційного шару на основі суміші порошків заліза і МІДІ, додатково включає введення до складу шихти проміжного шару феррофосфора, при слідуючому співвідношенні компонентів шихти, мас % Залізо 55 - 74,6 Мідь 25,39-40 Феррофосфор 0,01 - 5 при цьому перед нанесенням на несучий елемент шихту проміжного шару змішують з гасом технічним, КІЛЬКІСТЬ якого дорівнює 0,01 - 5мас % Переважно шихту проміжного шару насипають через сито дозованими порціями і сплавляють при температурі 1083 - 1150°С в середовищі захисного газу Найбільш переважно перед нанесенням на нює 1 - 7мас % Потім шихту антифрикційного шару формують шляхом прокатування дозованими порціями між валками прокатного стану і сплавляють переважно при температурі 940 - 1083°С в середовищі захисного газу Вибір феррофосфора як компонента антифрикційного матеріалу і його співвідношення зумовлено тим, що він сприяє підвищенню несучої здатності МІДІ, завдяки тому, що він розкладається на узалізо і рідкий фосфор при температурі 1020°С, див Хансен М , Андерко До Структура подвійних сплавів - М Металурпздат - 1967 - Ч І - 607с Отже введення феррофосфора дозволяє підняти температуру спікання антифрикційного матеріалу з 940°С до 1083°С, що в свою чергу дозволяє отримати антифрикційний матеріал з високими механічними властивостями, високою ЗНОСОСТІЙКІСТЮ, низьким коефіцієнтом тертя, здатністю утворювати на поверхні матеріалу розділові плівки, що запобігають зносу контактуючої пари Змішування сухої шихти з соляровим маслом перед її формуванням, а також змішування шихти проміжного шару з гасом технічним перед нанесенням на несучий елемент забезпечує відсутність сегрегації порошків, що при послідуючому спіканні веде до одержання однорідного матеріалу з високою механічною МІЦНІСТЮ Винахід дозволяє створити спосіб виготовлення антифрикційного матеріалу з високою механічною МІЦНІСТЮ, ЗНОСОСТІЙКІСТЮ, низьким коефіцієн том тертя Крім цього, винахід дозволяє отримати елемент вузла тертя з проміжним шаром і спосіб виготовлення елемента вузла тертя з проміжним шаром, де проміжний шар володіє високою здібністю витримувати великі здвигаючі навантаження та забезпечує високу МІЦНІСТЬ зчеплення шарів ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71