Зносостійкий матеріал на основі алюмінієвого сплаву

Реферат: Зносостійкий матеріал на основі відходів алюмінієвого сплаву містить кремній, мідь, магній, цинк, олово, марганець, хром, нікель, натрій, залізо і титан. Додатково містить свинець та дисульфід молібдену. UA 75523 U (12) UA 75523 U UA 75523 U 5 10 15 20 25 30 Корисна модель належить до порошкової металургії, насамперед, до композиційних зносостійких матеріалів, які застосовуються у машинобудуванні і приладобудуванні при виробництві деталей тертя, що працюють при підвищених навантаженнях в умовах тертя без змащування рідким мастилом в атмосфері повітря при температурах до 120 °C. Найбільш близьким до корисної моделі по технічній суті та сукупності суттєвих ознак є порошковий антифрикційний матеріал на основі алюмінію [1], що працює при змащуванні рідким мастилом, наступного складу, мас. %: кремній 11,0-13,0 мідь 1,5-2,8 магній 0,9-1,2 цинк 0,3-0,5 олово 0,01-0,02 марганець 0,3-0,6 хром 0,05-0,2 нікель 0,8-1,3 натрій 0,05-0,1 залізо 0,5-0,8 титан 0,05-0,2 алюміній решта. Недоліками відомого антифрикційного матеріалу є незадовільний рівень триботехнічних властивостей - високий коефіцієнт тертя та інтенсивність зношування при підвищених граничнодопустимих навантаженнях при терті без змащування рідким мастилом на повітрі в умовах дії підвищених температур. В основу корисної моделі поставлено задачу зниження коефіцієнту тертя та інтенсивності зношування, а також підвищення граничнодопустимих навантажень зносостійкого матеріалу в умовах тертя без змащування рідким мастилом при температурах до 120 °C на повітрі. Поставлена задача досягається тим, що зносостійкий матеріал на основі відходів алюмінієвого сплаву АК12ММгН, який містить кремній, мідь, магній, цинк, олово, марганець, хром, нікель, натрій, залізо і титан, відрізняється тим, що він додатково містить свинець та дисульфід молібдену, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: кремній 11,0-13,0 мідь 0,8-1,5 магній 0,85-1,35 цинк 0,1-0,2 олово 0,005-0,01 марганець 0,1-0,2 хром 0,1-0,2 нікель 0,8-1,3 натрій 0,05-0,1 залізо 0,5-0,7 титан 0,1-0,2 свинець 0,03-0,05 дисульфід молібдену 9,0-12,0 алюміній решта. Корисна модель ілюструється на наступному прикладі. Приклад. Шліфувальні відходи сплаву АК12ММгН (ДСТУ 2839-94) після операцій очищенню від забруднень абразивною крихтою та висушення від вологи, змішували з порошками дисульфіду молібдену, пресували при тисках 450-500 МПа при кімнатній температурі. Утворені брикети піддавали гарячому пресуванню при 300 МПа та температурі зовнішнього нагріву 400 °C. Триботехнічні властивості визначали на повітрі при швидкості ковзання 1 м/с, навантаженнях на пару тертя 5,0-6,0 МПа в парі з контртілом із сталі 45 (45-48 HRCe) при температурах до 120 °C без змащування рідким мастилом (в умовах самозмащування). У таблиці наведено склади запропонованого зносостійкого матеріалу (склади 1-3), склади, що виходять за межі запропонованого складу компонентів (склади 4, 5), а також триботехнічні властивості зазначених складів у порівнянні з властивостями відомого антифрикційного матеріалу (склад 6, найближчий аналог). Наведені у таблиці дані показують, що присутність свинцю та дисульфіду молібдену у складі запропонованого зносостійкого матеріалу на основі алюмінієвого сплаву АК12ММгН забезпечує надання йому більш високих триботехнічних характеристик при підвищенні граничнодопустимих 1 UA 75523 U 5 10 15 20 25 навантажень на пару тертя і температур у порівнянні з відомим матеріалом - найближчим аналогом (склад 6). Це відбувається внаслідок позитивної дії додатково присутніх у складі матеріалу свинцю та твердого мастила - дисульфіду молібдену (MоS2). Свинець, як пластичний метал, покращує в'язкість матеріалу, що є значущим фактором для пропрацьовування деталі у періоди пуску обладнання. Окрім цього свинець, як м'який та легкоплавкий елемент, у процесі виготовлення рівномірно розташовується по границям зерен всього об'єму металевої матриці матеріалу, завдяки чому реалізується його позитивна дія як додаткового твердого мастила при експлуатації деталі за підвищених температур і навантажень. Завдяки присутності дисульфіду молібдену у процесі тертя на поверхні матеріалу формується антизадирна змащувальна розділювальна плівка, що складається з MоS 2 та комплексних хімічних сполук елементів пари тертя - зразка і контртіла. Утворена плівка тертя формується в наслідок намащування MоS 2 на контактні поверхні зразка і контртіла, при цьому до складу змащувальної плівки окрім дисульфіду молібдену входять складні оксиди легувальних елементів сплаву АК12ММгН - Аl2О3, PbO, CuO·MgO, CuO·NiO та оксиди хімічних елементів контртіла - Fe2O3, Fе3О4. Плівка тертя характеризується щільністю та однорідністю, причому у зазначених умовах експлуатації темп її зношування співпадає з темпом її постійного відновлення, що забезпечує стабільно високі триботехнічні властивості запропонованого матеріалу у визначених умовах роботи. Наявність свинцю та дисульфіду молібдену забезпечує добре пропрацьовування запропонованого зносостійкого матеріалу і дозволяє форсувати режими навантаження на матеріал, збільшуючи граничнодопустимі навантаження і робочі температури при стабільно високих триботехнічних властивостях. Таблиця Вміст компонентів, мас.% Склад Si Сu Mg Zn Sn Мn Сr Ni Na Fe Ті Pb MoS2 1 11,0 0,8 0,85 0,1 0,005 0,1 0,1 0,8 0,05 0,5 0,1 0,03 2 12,0 1,0 1,2 0,15 0,007 0,15 0,15 1,0 0,07 0,6 0,15 0,04 3 13,0 1,5 1,35 0,2 0,01 0,2 0,2 1,3 0,1 0,7 0,2 0,05 4 9,0 0,5 0,7 0,05 0,003 0,07 0,05 0,5 0,02 0,2 0,05 0,02 5 14,0 2,0 1,6 0,3 0,2 0,3 0,3 1,4 0,2 0,8 0,3 0,07 6 (найближ- 11,0- 1,5- 0,9- 0,3- 0,01- 0,3- 0,05- 0,8- 0,05- 0,5- 0,05чий 13,0 2,8 1,2 0,5 0,02 0,6 0,2 1,3 0,1 0,8 0,2 ана-лог) 30 35 40 Al Коефіцієнт тертя (f) та Граниінтенсивність чнодозношування (1), мкм/км, пустипри навантаженнях МПа ме на3,5 5,5 вантаження при f І f І 120 °C, МПа 9,0 10,0 12,0 7,0 14,0 Решта Решта Решта Решта Решта 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 0,097 0,094 0,091 0,12 0,13 Решта 2,0 0,270,3939,82 48,43 0,31 0,42 12,41 12,38 12,42 12,86 13,01 0,12 0,11 0,13 0,14 0,15 12,68 12,66 12,69 13,44 13,71 Граничнодопустима температура, °C 120 120 120 120 120 100 Присутня на вихідних частинках відходів сплаву АК12ММгН складна оксидна плівка, що містить Аl2О3 та комплексні оксиди легувальних елементів, захищає зносостійкий матеріал від окислювання при температурах експлуатації 120 °C, а м'яка основа частинок відходів забезпечує швидке пропрацьовування зносостійкого матеріалу у періоди пуску при його експлуатації. При складі компонентів матеріалу за межами запропонованого вмісту компонентів (склади 4, 5) триботехнічні властивості матеріалу знижуються. Економічна ефективність, крім підвищення триботехнічних властивостей матеріалу, граничнодопустимих навантажень і температур його експлуатації, полягає також у можливості використання відходів алюмінієвого сплаву АК12ММгН для виготовлення якісних композиційних деталей, що працюють на тертя та знос у режимі самозмащування, у позбавленні необхідності застосування змащувальних мастил та спрощенні конструкцій вузлів завдяки усуненню складних мастилоподавальних систем. Зносостійкий матеріал на основі алюмінієвого сплаву АК12ММгН з домішками твердого мастила - дисульфіду молібдену MoS2 може використовуватись для оснащення вузлів тертя, що працюють при підвищених навантаженнях і температурах без змащування рідким мастилом в 2 UA 75523 U атмосфері повітря, зокрема, у вузлах обладнання та устаткування машинобудівної та приладобудівної галузей промисловості. Література. 1. Патент України 60174АС22С21/02, 15.09.2003, Бюл. №9. 5 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 Зносостійкий матеріал на основі відходів алюмінієвого сплаву, який містить кремній, мідь, магній, цинк, олово, марганець, хром, нікель, натрій, залізо і титан, який відрізняється тим, що він додатково містить свинець та дисульфід молібдену при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: кремній 11,0-13,0 мідь 0,8-1,5 магній 0,85-1,35 цинк 0,1-0,2 олово 0,005-0,01 марганець 0,1-0,2 хром 0,1-0,2 нікель 0,8-1,3 натрій 0,05-0,1 залізо 0,5-0,7 титан 0,1-0,2 свинець 0,03-0,05 дисульфід молібдену 9,0-12,0 алюміній решта. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3