3.АНТИФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ МЕДИ
Впорошковой металлургии достаточно широкое распространение получили антифрикционные материалы на основе меди – бронзы. Бронзами называют медные сплавы, в которых основными легирующими элементами являются различные металлы, кроме цинка. Бронза по сравнению с латунью обладает более высокой прочностью, коррозионной стойкостью и антифрикционными свойствами. Бронза весьма стойка на воздухе, в морской воде, растворах большинства органических кислот, углекислых растворах. Большинство бронз (за исключением алюминиевых) хорошо поддаются сварке и пайке твердыми и мягкими припоями. По [8] химический состав и механические свойства антифрикционных порошковых материалов на основе меди представлены в табл. 7 и 8.
Таблица 7 Химический состав антифрикционных порошковых материалов на основе меди
Марка |
Sn |
С |
Fe |
Ni |
Cr |
Порис- |
тость, |
||||||
|
|
|
|
|
|
% |
|
|
|
|
|
|
18-27 |
ПА-БрО |
9,5- |
До |
- |
- |
- |
|
|
10,5 |
0,25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15-28 |
ПА- |
9,5- |
0,5- |
- |
- |
- |
|
БрОГр |
10,5 |
1,0 |
|
|
|
15-25 |
ПА- |
9,0- |
1,5- |
- |
- |
- |
|
БрОГр2 |
11,0 |
2,5 |
|
|
|
10-25 |
ПА- |
9,0- |
3,0- |
- |
- |
- |
|
БрОГр4 |
11,0 |
4,5 |
|
|
|
18-28 |
ПА- |
7,5- |
0,5- |
19-21 |
- |
- |
|
БрОГр |
8,5 |
1,0 |
|
|
|
4-20 |
ПА- |
4,5- |
- |
- |
6,5- |
9,5- |
|
БрОХ |
5,5 |
|
|
7,5 |
10,5 |
|
|
|
|
|
|
|
4-20 |
ПА- |
4,5- |
- |
- |
6,5- |
9,5- |
|
БрОХН |
5,5 |
|
|
7,5 |
10,5 |
|
|
|
|
|
|
|
2-9 |
ПА- |
- |
9,0- |
- |
- |
- |
|
ДГр10 |
|
11,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Твердость, НВ, МПа
350
250
250
200
200
900
9000
200
Микроструктура
Однородный α-твердый раствор олова в меди, поры. Допускается присутствие эвтектоида, состоящего из твердого раствора и фазы Cu31Sn8 То же и графит
-
-
-
Однородный α-твердый раствор Sn и Сг в меди с включением хромсодержащей фазы, поры Однородный твердый
раствор Сu, Ni и Сг в меди с включениями хромсодержащей фазы и соединения Ni3Sn, поры Медная матрица с равномерно распределенными включениями графита, поры
20
Таблица 8 Механические свойства антифрикционных порошковых материалов на основе меди
|
Предел прочности |
Временное |
Ударная вязкость, |
|
сопротивление |
||
Марка материала |
при изгибе, МПа |
кДж/м2 |
|
|
|
при растяжении, МПа |
|
|
|
Не менее |
|
ПА-БрО |
100 |
60,0 |
13,0 |
ПА-БрОГр |
— |
78,5 |
— |
ПА-БрОГр2 |
— |
70,0 |
— |
ПА-БрОГр4 |
— |
60,0 |
— |
ПА-БрОЖГр |
— |
78,5 |
— |
ПА-БрОХ |
390 |
176,0 |
2,0 |
ПА-БрОХН |
430 |
215,0 |
2,0 |
ПА-ДГр10 |
50 |
|
8,0 |
Условия работы и области применения порошковых антифрикционных материалов на основе меди представлены в табл. 9.
Таблица 9 Условия работы и области применения порошковых антифрикционных материалов
на основе меди
Марка |
Условия работы |
Область применения |
|||
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
3 |
|
|
ПА-БрО |
При смазке маслом допустимое |
Подшипники узлов трения приборов |
|||
|
давление до 5 МПа при скорости |
магнитной записи и воспроизведения, |
|||
|
скольжения 2 м/с. При ограниченной |
малогабаритных |
редукторов, |
||
|
смазке маслом и в режиме |
электродвигателей, |
акустических |
||
|
самосмазывания допустимое |
приборов, машин по обработке |
|||
|
давление до 1,9 МПа при скорости |
пищевых |
продуктов, |
бытовых |
|
|
скольжения до 1,5 м/с в диапазоне |
приборов, текстильных машин и др. |
|||
|
температур от минус 60 до |
Применяются с |
целью |
замены |
|
|
+ 120 °С. Не требуют |
подшипников качения, литых сплавов |
|||
|
дополнительной смазки в течение |
на основе цветных металлов (бронз, |
|||
|
3-5 тыс. часов, имеют низкий и |
баббитов и др.) |
|
|
|
|
табильный коэффициент трения |
|
|
|
|
|
(0,01-0,04), низкий уровень шума |
|
|
|
|
ПА-БрОГр, |
При смазке маслом допустимое |
Подшипники узлов трения швейных |
|||
ПА-БрОГр2, |
давление до 6 МПа при скорости |
машин, аппаратов и приборов |
|||
ПА-БрОГр4, |
скольжения до 2 м/с. В режиме |
бытовой техники, соковыжималок, |
|||
ПА-БрОЖГр |
самосмазывания допустимое |
фенов, магнитофонов, электрических |
|||
|
давление до 3 МПа при скорости |
двигателей |
малой |
мощности, |
|
|
скольжения 1-2 м/с, имеют |
конвейеров, |
счетновычислительных |
||
|
коэффициент трения 0,03-0,06, |
машин, |
плат |
малогабаритных |
|
|
низкий износ, бесшумны в работе |
редукторов, автомобилей, тракторов, |
|||
|
|
комбайнов, мотоциклов и т. п. |
|||
|
|
Заменяют оловянные литые бронзы, |
|||
|
|
латуни, подшипники качения. |
|||
21
Окончание табл. 9
1 |
|
|
2 |
|
|
|
|
3 |
|
ПА-БрОХ, |
Предназначены |
для |
работы |
в |
Детали |
узлов |
трения |
для |
|
ПА-БрОХН |
условиях |
смазки при |
средних |
и |
машиностроения, |
автостроения, |
|||
|
тяжелых нагрузках (7-10 МПа), при |
приборостроения, |
гидронасосов, |
||||||
|
незначительных скоростях |
|
судостроения и др. Заменяют |
||||||
|
скольжения (около 1 м/с). Могут |
баббиты, литые бронзы типа марок |
|||||||
|
подвергаться |
термообработке |
Бр05Ц5С5; БрО012; БрОЗО; БрАЖ9- |
||||||
|
(закалке, |
старению), повышающей |
4, БрАЖМц10-3-1,5 и др. |
|
|||||
|
их физикомеханические свойства. |
|
|
|
|
||||
|
Коэффициент трения при смазке до |
|
|
|
|
||||
|
0,1 без смазки до 0,7 |
|
|
|
|
|
|
||
ПА-ДГр10 |
Предназначены |
для |
работы |
без |
Узлы трения насосов, приборов и др. |
||||
|
смазки, при высоких скоростях |
|
механизмов, торцевые уплотнения |
||||||
|
скольжения |
(до |
50 м/с), |
в |
быстровращающихся валов |
|
|||
|
присутствии активных |
жидких |
и |
|
|
|
|
||
|
газовых сред |
|
|
|
|
|
|
|
|
22
4. ПОРИСТЫЕ ПРОНИЦАЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Одним из важных направлений порошковой металлургии является создание пористых проницаемых материалов, отличительной особенностью которых является наличие взаимосвязанной системы пор. Такая система пор обеспечивает проницаемость газов и жидкостей, способность задерживать инородные включения, транспорт жидкости по капиллярам и удержание её в порах, способность поглощать энергию ударов и вибрации, рассеивать открытое пламя. Пористые проницаемые порошковые изделия характеризуются большой проницаемостью, устойчивостью к тепловым ударам, возможностью регенерации (частично или полностью восстанавливать свои фильтрующие способности), а так же имею возможность управления их свойствами в широких пределах.
Производство пористых материалов методом порошковой металлургии включает в себя две основные технологические операции, которые определяют весь комплекс эксплуатационных свойств получаемых материалов: формование и спекание.
Бронзовые пористые проницаемые материалы
Основным сырьём таких изделий является порошок оловянистой или свинцовистой бронзы. Способ изготовления включает спекание порошка свободной насыпкой в специальной технологической оснастке (нержавеющая сталь) в защитно-восстановительной атмосфере при температуре 800±20 °С.
Пористые проницаемые материалы из коррозионностойкой стали
Исходным материалом является порошок коррозионностойкой стали Х18Н9 (ПРХ18Н9) ГОСТ 14086-79. Способ изготовления изделии включает в себя прессование при давлении 5 тс/см2 и спекание при температуре 1300 °С. Отличительной особенностью изделий из коорозионностойкой стали является возможность применения в агрессивных средах.
Никелевые пористые проницаемые материалы
Исходным материалом является порошок никелевый карбонильный ПНК-0Т2 ГОСТ 9722-79. Способ изготовления – прессование при давлении 3 – 4 тс/см2 и спекание в среде за- щитно-восстановительной атмосферы при температуре 1000 – 1050 °С.
Титановые пористые проницаемые материалы
Исходным материалом являются титановые порошки восстановленные из TiO2гидридом кальция, а так же порошки сплавов Ti-Zr-Al. Фильтрующие элементы из порошка титана используются для фильтрации питьевой воды, соков с тонкостью фильтрации 3 – 10 мкм, очистки воды от примесей железа, алюминия, других металлов, нитратов, бактериологических загрязнений.
Высокопористые ячеистые материалы
Исходный материал – порошки К-монеля, никелевых, медных сплавов, нихромов, керамические. Способ изготовления – осаждение металлического порошка из шликера на полимерную основу с последующим её термическим разложением, удалением и спеканием металлических частиц при температурах, зависящих от используемого материала. Размер ячеек фильтрующего элемента от 0,5 до 5,0 мм, пористость – 99 %.
23