Антифрикційний матеріал романіт-ст, спосіб його одержання і елемент вузла тертя

1. Антифрикційний матеріал, що виконаний у вигляді спечених порошків ферофосфору, заліза, графіту і міді з локалізованими включеннями гранул, які містять мідь і графіт, який відрізняється тим, що він додатково містить скло, при наступному співвідношенні компонентів в матеріалі, мас.%: ферофосфор 0,5-5,4 скло 0,5-25,0 залізо 10,91-26,25 графіт 0,16-5,16 гранули 2,0-24,0 мідь решта, при цьому гранули мають розмір 0,4-2,0мм при наступному співвідношенні компонентів в тілі гранул, мас.%: мідь 37,0-60,0 графіт решта. 2. Антифрикційний матеріал за п.1, який відрізняється тим, що як скло містить порошок силікатного скла або кварцового скла, або пірекса, або рідке скло. 3. Спосіб одержання антифрикційного матеріалу, що включає отримання гранул шляхом гранулювання першої суміші порошків, яка містить порошки графіту і міді, змішування гранул з другою сумішшю порошків, яка містить порошки ферофосфору, заліза, графіту і міді, формування і спікання отриманої шихти, який відрізняється тим, що першу суміш порошків, яка містить, мас.%: порошок міді 37,0-60,0 порошок графіту решта, 2 (19) 1 3 60888 9. Елемент вузла тертя за п.6, який відрізняється тим, що товщина шару антифрикційного матеріалу становить 0,7-25 мм. 4 5 Винахід відноситься до області порошковой металургії і машинобудування, зокрема до антифрикційних матеріалів, вузлів тертя різних машин, що використовуються в елементах, механізмів і обладнання. Аналіз науково-технічної інформації показав, що, незважаючи на велику кількість антифрикційних матеріалів, відсутні матеріали для особливо важких умов роботи різних машин, механізмів, обладнання. Нормальна експлуатація антифрикційних матеріалів у важко навантажених вузлах тертяковзання і при високих швидкостях ковзання, можлива у разі надто низького коефіцієнта тертя високої зносостійкість сполучних поверхонь. Відомий антифрикційний матеріал і спосіб отримання антифрикційного матеріалу [п. Российської Федерації №2049687] у вигляді спечених порошків фосфору, заліза, графіту і міді з локалізованими включеннями гранул, що містять мідь і графіт, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: фосфор 0,48-1,20 залізо 9,6-12,00 цинк 2,4-16,00 графіт 10,5-5,00 мідь інше. При цьому 10-21мас.% графіту і 9,0-15,0мас.% міді входять в матеріал вигляді гранул розміром 0,4-2,0мм. Недоліком цього матеріалу і способу його отримання є низька механічна міцність антифрикційного матеріалу, що отримується, оскільки цинк, що входить до складу матеріалу, не дозволяє підняти температуру сплавлення вище за 820°С через інтенсивне випаровування цинку, а для отримання матеріалу на мідній основі з високими механічними властивостями, утримуючого 9,612,0мас.% залоза, температура сплавлення не повинна бути нижчою за 1000°С. Відомий антифрикційний матеріал елемента вузла тертя і спосіб отримання антифрикційного матеріалу [п.України №42953А] у вигляді спечених порошків фосфору, заліза, графіту і міді з локалізованими включеннями гранул, що містять дисульфид молібдену, мідь і графіт, при наступному вмістом компонентів в матеріалі, мас.%: фосфор 0,33-1,35 залізо 11,08-30,30 графіт 0,16-5,16 гранули 2,0-24,0 мідь інше. При цьому гранули мають розмір 0,4-1,6мм і додатково містять дисульфид молібдену при наступному вмісті компонентів в тілі гранул, мас.%: дисульфид молібдену 0,01-23,0 мідь 14,0-37,0 графіт інше. Даний спосіб включає отримання гранул шляхом гранулювання першої суміші порошків, що містить порошки графіту, дисульфида молібдену і міді, змішування гранул з другою сумішшю порош 60888 6 ків, що містить порошки фосфору, заліза, графіту і міді, формування і сплавлення отриманої шихти. Недоліком даного способу отримання антифрикційного матеріалу і елемента вузла тертя є низька механічна міцність антифрикційного матеріалу, яка зумовлена тим, що входить до складу цього матеріалу фосфор не дозволяє підняти температуру сплавлення вище за 900°С через інтенсивну утворення мідно-фосфористой евтектики при температурі понад 707°С і утворення рідкої фази. Для отримання антифрикційного матеріалу на мідній основі з високими механічними властивостями, утримуючого 11,08-30,30мас.% заліза, температура сплавлення не повинна бути нижчою за 1000°С. Крім того, як показує досвід, введення дисульфида молібдену в гранули значно знижує антифрикційні властивості матеріалу. Під час тертя температура в зоні контакту досягає 800°С, а дисульфід молібдену, незважаючи на введення в гранули, коксується вже при температурі понад 400°С, що різко погіршує антифрикційні властивості матеріалу через погіршення процесу утворення розділової плівки на з'єднувальнійповерхні. Найбільш близьким до рішення, що заявляється є відомий антифрикційний матеріал вузла тертя і спосіб отримання антифрикційного матеріалу, вибраний як прототип [п.України №47235А від 17.06.2002р.], отриманого у вигляді спечених порошків ферофосфору, заліза, графіту і міді з локалізованими включеннями гранул, що містять мідь і графіт, при наступному вмістом компонентів в матеріалі, мас.%: ферофосфор 0,5-5,4 залізо 10,91-26,25 графіт 0,16-5,16 гранули 2,0-24,0 мідь інше. Недоліком даного матеріалу, способу його отримання і елемента вузла тертя, отриманого з використанням цього матеріалу, є його пористість в межах 7-10%, внаслідок чого отримують не достатню його механічну міцність при використання у вузлах тертя різних машин, механізмів і обладнання, працюючих в особливо важких умовах. У основу винаходу поставлена задача створення такого антифрикційного матеріалу у вигляді спечених порошків ферофосфору Fe3P, залоза, графіту, міді з локалізованими включеннями гранул, що містить мідь і графіт, в якому шляхом додатково введення скла і відповідного підбору компонентів отримують антифрикційний безпористий матеріал з високою механічною міцністю. Іншою задачею винаходу є створення такого способу отримання антифрикційного матеріалу, в якому шляхом гранулювання першої суміші порошків до певного розміру гранул і змішання з другою сумішшю порошку, що містить скло, при певному співвідношенні цих сумішей, досягається висока механічна міцність матеріалу і утвориться безпористий матеріал. Ще однією задачею винаходу є створення такого елемента вузла тертя, в якому шляхом вико 7 60888 8 ристання антифрикційного матеріалу, отриманого графіт 0,16-5,16 шляхом певного підбору компонентів і певного гранули 2,0-24,0 способу отримання цього матеріалу, досягається мідь інше, отримання на поверхні матеріалу розділової плівпри цьому гранули мають розмір 0,4-2,0мм при ки, що запобігає зносу контактуючих пар тертя і наступному співвідношенні компонентів в тілі гразабезпечує роботу в особливо важких умовах. нул, мас.%: Поставлена задача вирішується тим, що у вімідь 37,0-60,0 домому антифрикційному матеріалі у вигляді спеграфіт інше. чених порошків ферофосфору, заліза, графіту і Переважно несучий елемент виконувати з вугміді з локалізованими включеннями гранул, які лецевої сталі. містять мідь і графіт, згідно з винаходом він додатПереважно несучий елемент має товщину 1ково містить скло, при наступному співвідношенні 250мм. компонентів в матеріалі, мас.%: Крім того, товщина шара антифрикційного маферофосфор 0,5-5,4 теріалу становить 0,7-25мм. скло 0,5-25,0 Введення скла в антифрикційний матеріал залізо 10,91-26,25 сприяє тому, що при сплавленні порошкових маграфіт 0,16-5,16 теріалів на кордоні розділу твердої металевої і гранули 2,0-24,0 рідкої скляної фаз відбувається взаємодія вільного мідь Інше, кремнезему з оксидами металів. Розплавлене скло при цьому гранули мають розмір 0,4-2,0мм при добре змочує всі метали при наявності на поверхні наступному співвідношенні компонентів в тілі граплівки оксидів при досягненні температури, достанул, мас.%: тній для взаємодії оксидів і кремнезему розплаву, мідь 37,0-60,0 яка значно нижче за температуру плавлення оснографіт інше. вного металу - міді. При цьому процеси сплавленПереважно як скло використати порошок силіня антифрикційного матеріалу значно активізуютькатного скла, або кварцового скла, або пирекса, ся і підкоряються і загальним закономірностям або рідке скло. сплавлення. Внаслідок хімічної взаємодії оксидів Ще одна задача вирішується тим, що у відометалевої фази і скла утворюються мінерали типу мому способі отримання антифрикційного матеріфайялита Fe2S1O4, тобто в процесі сплавлення алу, що включає отримання гранул шляхом гранувідбувається ситаллізация стального каркаса анлювання першої суміші порошків, що містить тифрикційного матеріалу з підвищенням його твепорошки графіту і міді, змішування гранул з друрдості з 6,5-7,2 до 10,5-12,0Гпа і міцність неметагою сумішшю порошків, що містить порошки фелічного наповнювача. Слідством хімічної взаємодії рофосфору, заліза, графіту і міді, формування оксидів і скла є рафінування поверхні металевих отриманої шихти на стальній підкладці і сплавленчасток, що в 1,5-2,0 рази збільшує дифузні зв'язки ня разом з підкладкою, згідно з винаходом першу між ними, і, отже, в 1,5-2,0 рази збільшується міцсуміш порошків, що містить, мас.%: ністна характеристики антифрикційного матеріалу. порошок міді 37,0-60 Цей антифрикційний матеріал має яскраво вирапорошок графіту інше, жену гетерогенну структуру. Структура металевої гранулюють з отриманням гранул розміром матриці аналогічна структурі матеріалів, що не 0,4-2,0мм, гранули змішують з другою сумішшю містять скляну фазу (при їх однакових хімічному порошків, яка додатково містить порошок скла, при складі і технології отримання). Скляні частки в наступному співвідношенні компонентів, мас. %: процесі сплавлення змінюють свою форму з оскоферофосфор 0,65-5,52 лковою на більш округлу і їх середній розмір зросскло 0,65-26,79 тає з 1-10 до 20-60мкм, заповнюючи пори антифзалізо 14,36-26,79 рикційного матеріалу. При заповненні пір скляна графіт 0,21-5,26 фаза ситаллізирується і різко підвищує загальну мідь інше, міцність антифрикційного матеріалу. при наступному співвідношенні, мас.частин: Процентний зміст скла вибрано виходячи з тогранули: друга суміш порошків 1:50-1:3 го, що збільшення міцністних характеристик антиПереважно першу суміш порошків гранулюють фрикційного матеріалу розпочинається при ввешляхом пропущення між каліброваними валками дення в його склад більше за 0,5мас.% скла, а при прокатного стану. збільшення його змісту понад 25мас.% відбуваєтьПереважно шихту спікають при температурі ся зниження міцності, що приводить до зниження 830-1100°С в середовищі захисного газу. загальної міцності матеріалу. Ще одна задача вирішується тим, що у відоУ якості скло використовують порошок силікамому елементі вузла тертя, що включає несучий тного скла, або кварцового скла, або пирекса, або елемент з напеченим шаром антифрикційного марідке скло. теріалу з спечених порошків ферофосфору, заліУ результаті отримують безпористий антифриза, графіту і міді з локалізованими включеннями кційний матеріал з високою механічною міцністю. гранул, що містять мідь і графіт, згідно з винахоГранулювання першої суміші порошків до роздом антифрикційний матеріал додатково містить міру гранул 0,4-2,0мм шляхом пропущення між скло, при наступному змісті компонентів, мас.%: каліброваними валками прокатного стану і зміферофосфор 0,5-5,4 шання далі з другою сумішшю порошків, що місскло 0,5-25,0 тять додатково скло, сплавлення отриманої шихти залізо 10,91-26,25 при температурі 830-1100°С в середовищі захис 9 60888 10 ного газу, дозволяє отримати в кінцевому резульмідь інше. таті антифрикційний матеріал, що володіє високою При цьому співвідношення гранул і другої сумеханічною міцністю і зносостійкість, з низьким міші порошків вибирають 1:50-1:3. коефіцієнтом тертя. Отриману шихту сплавляють при температурі Вузол тертя з несучим елементом з напече830-1100°С в проходной печі в середовищі захисним шаром антифрикційного матеріалу дозволяє ного газу. отримати на поверхні матеріалу розділову плівку, Для отримання елемента вузла тертя отримащо запобігає зносу контактуючих пар тертя і зану шихту насипають через дозатор на підготовлебезпечує роботу в особливо важких умовах. ну по спеціальній технології поверхню стального Антифрикційний матеріал згідно з винаходом листа (підкладку) з вуглецевої сталі потрібної фоотримують таким чином: рми товщиною 1-250мм, пресують і потім сплавСуміш порошків графіту і міді в кількості, ляють при температурі 830-1100°С в прохідній печі мас.%: в середовищі захисного газу. При цьому товщина мідь 37,0-60,0 антифрикційного матеріалу елемента вузла тертя графіт інше, становить 0,7-25мм. пропускають між каліброваними валками проТаким чином, винахід дозволяє створити безкатного стану для отримання гранул розміром 0,4пористий антифрикційний матеріал, здійснити спо2,0мм. Гранули змішують з другою сумішшю посіб його отримання і створити елемент вузла тертя рошків, що містить мас.%: з напеченим шаром антифрикційного матеріалу, ферофосфор 0,5-5,4 який володіє високою механічною міцністю, зносостекло 0,5-25,0 стійкість, дуже низьким коефіцієнтом тертя, здатзалізо 10,91-26,25 ністю утворювати на поверхні матеріалу розділові графіт 0,16-5,16 плівки, які запобігають зносу контактуючої пари гранули 2,0-24,0 при роботі без змазки в особливо важких умовах. Комп’ютерна верстка Т. Чепелева Підписне Тираж 26 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