- •1. Порошковые материалы
- •Общие сведения
- •Конструкционные материалы
- •Механические свойства и назначения порошковых конструкционных общемашиностроительных материалов
- •Механические свойства и назначение порошковых материалов и сплавов цветных металлов
- •1.3. Антифрикционные материалы
- •1.4. Фрикционные материалы
- •1.5. Пористые фильтрующие элементы
- •1.6. Композиционные материалы
- •1.6.1. Общие сведения
- •1.6.2. Строение композиционных материалов
- •1.6.3. Дисперсно-упрочненные материалы
- •1.6.4. Армированные волокнистые материалы
- •Композиция «алюминий – металлическая проволока»
- •1.6.5. Металлокерамические твердые сплавы
- •Неметаллические материалы
- •Строение и свойства полимеров
- •Особенности строения полимеров
- •2.1.2. Свойства линейных полимеров
- •2.1.3. Свойства полимеров сетчатой структуры
- •2.2. Пластические массы
- •Механические свойства термопластических пластмасс
- •2.2.1. Термореактивные пластмассы
- •Механические свойства материалов на основе фенолформальдегидной смолы (с органическим наполнителем)
- •Механические свойства высокопрочных стеклотекстолитов
- •Примечание. Данные прочности по основе помечены звездочкой (*), в направлении перпендикулярно слоям – двумя звездочками (**).
- •2.2.2. Синтетические эластомеры, каучук, резина
- •Физико-механические свойства каучуков и резин
- •2.2.3. Рекомендации по использованию пластмасс в машиностроении
- •2.3. Стекло
- •Свойства некоторых промышленных стекол и ситалла
- •2.4. Керамические материалы
- •2.5. Полупроводниковые материалы
- •Библиографический список
- •1. Порошковые материалы 4
- •1.1. Общие сведения 4
- •1.6.1. Общие сведения 19
- •2.3. Стекло 63
- •2.4. Керамические материалы 67
- •2.5. Полупроводниковые материалы 75
1.4. Фрикционные материалы
Порошковые фрикционные материалы предназначены для работы в различных тормозных и передаточных узлах автомобилей, гусеничных машин, дорожных и строительных механизмов, самолетов, станков, прессов и т. п. Фрикционные элементы из порошковых материалов изготовляют в виде дисков, секторных накладок и колодок различной конфигурации. Применяют порошковые фрикционные материалы на основе меди и на основе железа.
Порошковые материалы на основе оловянистых и алюминиевых бронз, содержащие свинец, графит и железо, предназначены преимущественно для работы в условиях трения со среднеуглеродистыми сталями с твердостью HRC 40–45 при давлении до 35 МПа и скорости скольжения до 50 м/с. При меньших давлениях и скоростях до 5 м/с используют металлопластмассовые материалы.
Порошковые материалы на основе железа, содержащие добавки меди, графита, оксида кремния, асбеста, сернокислого бария, предназначены для работы в условиях трения при давлениях до 3,00 МПа и скоростях до 60 м/с в паре с чугуном либо легированной сталью в тормозных устройствах различной конструкции (дисковых, колодочных, ленточных тормозах).
В сравнении с асбофрикционными материалами порошковые материалы обладают более высокими значениями термо- и износостойкости (в 2–4 раза), а в некоторых случаях (например, при работе с легированным чугуном) и более высоким (на 15–25 %) коэффициентом трения.
Применение порошковых фрикционных материалов в тормозных передаточных устройствах взамен применяемых литых (сталь, чугун) либо асбофрикционных деталей позволяет повысить долговечность, надежность и эффективность фрикционных узлов машин и механизмов, создать новые конструкции фрикционных узлов, имеющих более высокий коэффициент трения, высокую стабильность, износостойкость и термостойкость.
1.5. Пористые фильтрующие элементы
Для изготовления фильтрующих элементов обычно применяют ткани, войлок, керамику, фарфор, а также сетчатые фильтры из различных материалов. Их недостатками являются низкая коррозионная стойкость, недостаточная механическая прочность, низкая термостойкость и жаропрочность. В большинстве случаев они не допускают высокие перепады давлений и с трудом поддаются регенерации.
Благодаря жесткому пространственному каркасу высокопористые порошковые металлические материалы имеют более высокую прочность. Они выдерживают резкие колебания температур, легко обрабатываются, свариваются и паяются, обеспечивают необходимую коррозионную стойкость, жаростойкость, теплопроводность. Благодаря высокой пористости они имеют хорошую проницаемость для жидкостей и газов при достаточно тонкой фильтрации (до 30 мкм). Эти материалы легко регенерируются и при этом почти полностью восстанавливают свои первоначальные свойства. Они не засоряют фильтрующиеся жидкости или газы материалами фильтра.
Технология изготовления металлических пористых элементов зависит от их формы и размеров. Фильтры небольших размеров изготавливают спеканием свободно засыпанного порошка. Для более крупных деталей применяют холодное прессование и последующее спекание. Для получения тонких пористых лент применяют прокатку.
Для изготовления пористых проницаемых элементов применяют порошки различных металлов и сплавов: углеродистых и коррозионно-стойких сталей различных марок, сплавов никеля с хромом и молибденом, сплавов меди, титана, алюминия, вольфрама, молибдена и др. В технике наибольшее распространение получили фильтры из коррозионно-стойкой стали, бронзы, сплавов никеля и титана.
Проницаемость пористого материала характеризуется количеством жидкости или газа, прошедшего в единицу времени через единицу фильтрующей поверхности определенной толщины при заданном равномерном давлении на фильтре.
Фильтры из порошков коррозионно-стойких сталей марок 14Х17Н2, 10Х18Н10 и других изготавливают прессованием или прокаткой с последующим спеканием при температуре 1200– 1250 °С. Фильтры имеют пористость 35–70 % при диаметре пор 4–100 мкм и тонкости очистки 2–20 мкм. Интервал рабочих температур составляет от –90 до 250 °С. Стальные пористые фильтры применяют для очистки воздуха от пыли, водяного и масляного тумана, очистки различных жидкостей и газов, для изготовления перегородок, отделяющих газы от жидкостей.
Бронзовые пористые фильтры изготавливают либо свободной засыпкой порошка, либо с приложением давления прессования и спекают при 800–860 °С. Пористость фильтров составляет 25–45 % при диаметре пор 40–160 мкм и тонкости очистки 16–60 мкм. Фильтры из порошка бронзы применяют для защиты различных приборов (топливных насосов, форсунок и др.) от попадания в них загрязнений из гидросистемы и трубопроводов, а также для очистки жидкостей и газов. Их применяют в качестве влагомаслоотделителей для очистки дизельного топлива.
Все более широкое применение находят пористые фильтры, изготовленные из порошка титана. Пористость титановых фильтров составляет 25–65 % при диаметре пор 5–100 мкм и тонкости очистки 4–20 мкм. Сочетание высокой коррозионной стойкости с хорошими эксплуатационными характеристиками позволяет использовать пористые фильтры из порошка титана в химической промышленности, медицине, авиационной технике. Они применяются для очистки агрессивных водных растворов кислот и растворов в химико-фармацевтической промышленности. Из порошка титана изготавливают пламегасящие элементы, паронепроницаемые пластины и др.
Применение порошковых пористых материалов позволяет увеличить срок службы насосов, двигателей и других агрегатов, работающих на очищенных жидкостях. С их помощью повышается эффективность химических процессов и улучшается качество вакуумной продукции, создаются предпосылки для получения материалов с новыми свойствами.