Конструкционные материалы: Справочник

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Конструкционные материалы: Справочник

более износостоек, чем чугун е тонкими пластинками. В структуре антифрикционного чугуна желательно иметь минимальное количество свободного феррита (не более 15%) и должен отсутствовать свободный цементит [52, 98]. Область использования антифрикционных чугунов ограничивается легкими условиями работы (см. гл. II).
...
Сплавы, изготовляемые методом порошковой металлургии. Прессованием или прокаткой порошков на железной и медной основах и последующим спеканием удается изготовить различные пористые антифрикционные детали [46, 87]. Такие детали перед установкой пропитывают маслом. Как правило, их используют при работе в условиях недостатка смазки, хотя они устойчиво работают и при обильной смазке (трение со смазочным материалом) [87]. В качестве добавки к железным и медным пористым изделиям используют порошки твердых смазок: графита, дисульфида молибдена, нитрида бора и др. Композицию на железной основе обычно составляют с графитом, причем от его сорта в значительной степени зависят механические и антифрикционные свойства. Составы наиболее распространенных пористых сплавов на железной, алюминиевой и медной основах и некоторые свойства их приведены в [81 ].
...
Для определения границ использования антифрикционных сплавов необходимо знать сопротивление усталости, прирабатываемость, сопротивляемость изнашиванию, совместимость и задиростойкость [10, 12, 102].
...
Антифрикционные материалы на основе полимеров предназначены, как правило, для работы с жидкостями, не обладающими смазочными свойствами (водой и др.), и без смазки (в том числе в вакууме). Для повышения антифрикционности, механических свойств и износостойкости, а в ряде случаев и теплопроводности, в исходные полимеры вводят различные наполнители. Часто полимеры используют в качестве составной части антифрикционных материалов, заполняющей поры конструкционной основы (металлической, углеграфитовой, древесной).
...
Полимеры являются также сущ^ венной частью (связующим) больщИн" ства твердосмазочных покрытий, На" шедших применение главным обраэом" в вакууме и некоторых газовых сре. дах, в которых использование жидки» и пластичных смазок по ряду причин недопустимо.
...
Первая группа — композиции, содержащие в полимере главным образом антифрикционные добавки (одну или несколько): наполнители со слоистой анизотропной структурой (графит, дисульфид молибдена и другие халькогениды металлов V—VI групп Периодической системы элементов, нитрид бора и т. п.), антифрикционные полимеры (полиэтилен, фторопласт-4 и другие фторполимеры) и жидкие или пластичные смазочные материалы (АСП типа «масляннтов»). Выбор типа и количества наполнителя проводится с учетом назначения АСП и условий его работы: температуры, нагрузки, скорости скольжения, внешней среды и т. д.
...
При работе на воздухе и в газах с нормальной влажностью в качестве наполнителя применяют графит, в осушенных газах (в том числе инертных) и в вакууме — дисульфид молибдена и другие халькогениды. В зависимости от требований к АСП, природы и дисперсности наполнителя оптимальное его содержание колеблется в широких пределах.
...
Механические и теплофизически свойства АСП с антифрикционными добавками мало отличаются от соответствующих свойств наполненных лимеров (им присущи многие неД0'
...
татки исходных полимеров: низкая теплопроводность, высокие и нестабильные значения коэффициента тер-мИЧеекого расширения, повышенное „одопоглошение и др.).
...
Вторая группа — композиции с комплексными наполнителями; наряду с антифрикционными содержат также жесткий прочный наполнитель (например, кокс; стеклянные, углеродные, металлические или полимерные волокна; ткани; древесную крошку и шпон; металлические или минеральные порошки). Форма частиц наполнителя может быть различил"). Применяют мелкие и крупные порошки (до 1300 мкм), короткие и непрерывные волокна, а для намоточных изделий и листовых материалов — ленты и ткани.
...
Третья группа — комбинированные материалы (типа металлофторопласто-вой ленты [75]) совмещают в себе преимущества составных частей: прочность и теплопроводность металлической (стальной) основы; высокие теплопроводность, прочность и противоза-дирные свойства напеченного пористого слоя из сферических частиц антифрикционного сплава; антифрикционные свойства заполняющей поры и образующей поверхностный слой смеси полимера с наполнителем. В СССР выпускаются комбинированные материалы для работы без смазки (с фторопластом-4) и со смазкой (фторо-пласт-4 заменен полиформальдегидом). Семейство таких материалов, удачно объединяющих и усиливающих свойства разных групп материалов, будет Расширяться.
...
В качестве основы (связующего) •"-XI применяют термопластичные 12. 6, 19, 35, 57, 77, 82, 84, 89] и термо-реактцвные полимеры. Из термопластичных наиболее часто используют высокопрочные кристаллические полисы
...
Из термореактивиых связующих применяют почти все известные полимеры этого типа: фенолформальдегид-ные, эпоксидные, фураповые, эпокси-кремнпйорганические и др.
...
По методу переработки в изделия АСП делятся на литьевые, прессовочные, экструзионные, намоточные. Изделия изготовляют из листовых и стержневых материалов механической обработкой или предварительной намоткой пропитанной ткани с последующим прессованием. Из ленточных материалов типа металлофторопласто-вой ленты втулки и подшипники другой формы (в том числе сферические «ШН») изготовляют штамповкой. АСП применяют для изготовления втулок подшипников скольжения, уплотнений, поршневых колец, сепараторов шарикоподшипников, направляющих, мелкомодульных зубчатых колес и т. п.
...
Важным показателем АСП является теплопроводность. Наибольшей теплопроводностью, приближающейся к теплопроводности металлов, обладают графитопласты, содержание углеродного наполнителя в которых достигает 75—85 % . Однако такие материалы обладают малой сопротивляемостью ударным разрушениям, что ограничивает их применение в узлах трения, подверженных вибрациям и ударам. Для работы в этих условиях используют низконаполненные термопласты и материалы с волокнистыми или ткаными наполнителями (типа текстолита).
...
Возможность использования АСП в конкретных узлах приборов и машин в значительной мере определяется такими свойствами, как водо-поглощение, химическая стойкость в агрессивных средах, коэффициент термического расширения. Наиболее водостойкими являются АСП на основе сополимеров формальдегида, поликарбоната, фторопласта-4, фторопласта-40, эпоксидных связующих, фурановых смол. АСП характеризуются более низкими значениями коэффициента термического расширения по сравнению с исходными полимерами. Для всех АСП характерна достаточно высокая химическая стойкость (наибольшей обладают АСП на основе фторопласта-4).
...
Разработано большое количество АСП разнообразных составов [2, 6, 19, 35, 57, 77, 82,84, 89]. Результаты исследований (значения коэффициента трения и интенсивности изнашивания), как правило, трудно сопоставимы, так как они в большинстве случаев получены по разным методикам на лабораторных .испытательных машинах, различающихся схемами трения, значениями коэффициента взаимного перекрытия, нагрузками, скоростями скольжения.
...
Наиболее просто н достаточно точно для практики работоспособность АСП оценивается по допустимым значениям произведения ри [р
...
Так как в большинстве случаев значения коэффициента трения зависят от скорости скольжения, то долговечность можно оценивать по произведению fpv,
...
Наполненные фторполимеры. Фторо-лласт-4 (политетрафторэтилен) обладает «врожденными» антифрикционными свойствами [35, 89]. При трении без смазки по самому себе, металлам и другим твердым телам для него характерны (при малых скоростях скольжения) значения коэффициента трения порядка нескольких сотых. При повышении температуры коэффициент трения снижается, в диапазоне отрицательных температур — растет. Эмпирически полученная зависимость коэффициента трения фторо-пласта-4 от температуры и скорости скольжения описывается (при температурах от комнатной до +150°С и скорости скольжения до 1 м/с) формулой / = (824 — 3,1 г) у0'3-10~4, где t — температура, °С; v — скорость схольження, см/с. В отличие от большинства других материалов значения коэффициента трения фторопласта-4 по самому себе и другим материалам с повышением скорости скольжения не
...
снижаются, а растут. Благодаря этом» фторопласт-4 обладает высокими ант£ скачковыми и демпфирующими свой, ствами. Но он обладает низкими меха^ ннческой прочностью, износостойкостью и теплопроводностью и высоким коэффициентом термического расшире-ния. Введение наполнителей во фторо^ пласт, не изменяя коэффициента тре-ния, существенно повышает его изно. состойкость (в сотни и даже тысячи раз) и механические свойства [35].
...
В нашей стране выпускаются композиционные антифрикционные материалы на основе фторопласта-4 с различными наполнителями (мае. доля %): Ф4Г21М7 (21% графита с 7%
...
Разработаны и другие композиционные материалы на основе фторопласта-4 (наполненные фторопласты) [84, 89]: ФН-202, ФН-3 (10 % порошка никеля, 3 % нитрида бора и дисульфида молибдена); МС-13 (добавки меди и дисульфида молибдена); АМИП-15М (15 % ситалла и 3—5 % дисульфида молибдена).
...
ратуры. Они успешно применяются в аксиально-поршневых насосах гидр0. приводов кузнечно-прессового обору-дования. Перспективно их использование в роботостроении. Это обуслов-лено их малыми габаритами и массой абсолютной фретт и нгоустой ч ивостью' отсутствием скачков прн трении н низким статическим треиием. Вслед, ствие аномальной зависимости коэф. фициента трения от скорости сколь-жения (с увеличением скорости коэф. фициент трения растет) металлофторо-пластовые подшипники обладают высокими демпфирующими свойствами, что подтверждается нх многолетней эксплуатацией в несущей системе со-осных вертолетов.
...
Перспективно применение металлофторопластовых подшипников в машинах, узлы трения которых работают при низких и криогенных температурах. Безграничны возможные области перспективного применения металлофторопластовых подшипников в сельскохозяйственном машиностроении и машиностроении для животноводства и кормопроизводства.
...
Металлофторопластовая лента выпускается (по ТУ 27-01-01-1—75) шириной до 100 мм и толщиной 1,1; 1,6 и 2,6 мм. В соответствии со стандартом СТП 27-01-20-117—75 изготовляют свертные металлофторопластовые втулки диаметром 6—55 мм (разной длины). В табл. 48 приведены размеры металлофторопластовых подшипников. Рекомендуемые зазоры при работе подшипников без смазки приведены в табл. 49.
...
У комбинированных антифрикционных материалов коэффициент термического расширения практически такой же, как у стали, благодаря этому при эксплуатации подшипников в очень широком диапазоне температур зазор существенно не изменяется- Незначительное изменение зазора наблюда" ется лишь вследствие несколько большего коэффициента термического расширения у бронзы (слой пористой бронзы имеет толщину ~0,3 мм) и некоторого «выпучивания» при нагреве фторопласта с наполнителем из П°Р этого слоя.
...
Рис. 9. Номограмма для определения длительности работы металлофторопла-стовых подшипников по значению про* изведения pv
...
Работоспособность подшипников в жидких средах, не обладающих смазочным действием (воде, бензине, керосине, спирте), а тем более при наличии смазок, существенно выше, чем при работе без смазки. При наличии смазок высокие противозадирные свойства материала обеспечивают работу подшипников при пусковых режимах и перегрузках. Несущая способность определяется из условий образования слоя гидродинамической смазки. Проведенными испытаниями доказана достаточно высокая радиационная стойкость металлофторопластовых подшипников (до 75 Мрад) [35].
...
Подшипники скольжения из металло-фторопластового материала применяются с большим экономическим эффектом в авиации, машиностроении для легкой и пищевой промышленности, автомобилестроении, электротехнической промышленности (в погружных двигателях насосов для добычи нефти). Перспективно их применение в сельхозмашиностроении (в том числе в конструкции зерноуборочных комбайнов), в станкостроении взамен игольчатых подшипников качения и монометаллических бронзовых подшипников, для высоковольтной аппа-
...
растворителях. При трении по риду металлов без смазки коэффициент трения графитовых материалов может составлять 0,04—0,05. В вакууме [74], инертных газах, осушенном воздухе и ряде других обезвоженных га-8ах значения коэффициента трения могут возрастать на порядок, что сопровождается интенсивным пылевидным изнашиванием.
...
Графитовые антифрикционные материалы могут применяться как конструкционные для деталей, работающих при высоких температурах в безокислительных средах, что обусловлено повышением прочности графитовых материалов при увеличении температуры. Благодаря этому свойству при высоких температурах (более 1500 °С) прочность графитовых материалов в инертных средах самая высокая.
...
По технологическим признакам графитовые антифрикционные материалы подразделяются на следующие основные группы: 1) обожженные твердые (АО); 2) графитированные (АГ);
...
Графитовые антифрикционные материалы получают из нефтяного кокса с добавками природного графита, а иногда — из пекового кокса, сажи и антрацита в различных соотношениях. Для получения обожженных материалов (АО) отпрессованные заготовки (при давлениях 60—250 МПа) обжигают в восстановительной атмосфере (обычно в газовых печах) при 1000— 1500 °С. В процессе обжига идет коксование связующего без структурных изменений основного твердого сырья. Графитированные материалы (АГ) получают при вторичной термической обработке (графитации) обожженных твердых материалов в электропечах при 2200—2500 °С. Исходные углеродные материалы рскристаллизуются, образуя графитовую структуру, совершенство которой зависит от температуры и длительности термической обработки, а также от свойств исходного сырья.
...
Полученные таким образом материалы — пористые. При заполнении пор металлами или полимерами повышаются плотность и прочностные характеристики материалов.
...
Разработаны материалы на основе углерода. К ним относятся углеси-талл, силицированньтй графит, угле-графитовые материалы с различными
...
пропитками (для работы на воздухе прИ повышенных температурах) и т. п, g качестве фрикционных (антифрикционных) начинают находить применение материалы из углеродных волокон и тканей в углеродной матрице («термары»). Эти материалы обладают высокими теплостойкостью и прочностными характеристиками. Углерод (графит, кокс, углеродные и графитированные волокна и ткани) широко применяются в качестве компонентов композиционных материалов на основе полимеров и металлов. Значительное количество мелкодисперсного графита (природного и синтетического) используется в качестве добавок к жидким и пластичным смазкам, применяемым в машиностроении и при обработке металлов давлением (главным образом высокотемпературной).
...
При тренин графитовых материалов по металлам и другим твердым материалам (керамикам, различным твердым тугоплавким соединениям) на поверхности контртела образуется ориентированная пленка графлта (плоскостью базиса параллельно поверхности скольжения). Наилучшая ориентация пленки и минимальные значения коэффициента трения наблюдаются при трении графита по металлам (карбидообра-зующим и растворяющим углерод), адгезия к которым максимальна.
...
Интенсивность износа при увеличении нагрузки изменяется мало, до определенного ее значения, превышение которого приводит к нарушению благоприятной ориентации перенесенной пленки, что сопровождается повышением коэффициента трения и многократным увеличением интенсивности изнашивания (пылевидный износ).
...
Высокие значения коэффициента трения и интенсивный износ наблюдаются пРи трении графитовых материалов в вакууме и в нейтральных газовых средах [74], особенно после предварительного обезгаживания (например, "рокаливанием в вакууме).
...
Углеграфитовые антифрикционные Материалы применяют при изготовле-Нии поршневых колец компрессоров Для сжатия газов (попадание нефтя-НЬ!х смазочных материалов в которые недопустимо) и холодильных агрега-
...
тов, различных подвижных уплотнении для герметизации газовых и жидких сред, подшипников скольжения (работающих в газовых и жидких средах, в широком диапазоне температур и скоростей скольжения, при активных коррозионных воздействиях), различных направляющих.
...
Состояние стандартизации антифрикционных материалов. Разработаны и действуют государственные стандарты или технические условия на баббиты на оловянной, свинцово-сурьмянистой и свинцовой основах (ГОСТ 1320—74, ГОСТ 1209—78 и ТУ), антифрикционные алюминиевые сплавы (ГОСТ 14113—78 и ряд ТУ), цинковые сплавы (ГОСТ 21437—75), оловянные (ГОСТ 613—79 и ряд ТУ) н безоловяниые бронзы (ГОСТ 18175—78, ГОСТ 493—79), деформируемые оло-вянистые бронзы для изготовления свертных биметаллических втулок (ГОСТ
...
(ГОСТ 17711—80, ГОСТ 15527—70), биметаллические ленты с алюминиевыми сплавами (ряд ТУ), металлофторопла-стовые ленты (ТУ), литьевые полиамиды (ГОСТ 10589—87 и ряд ТУ), кап-ролон (ТУ), наполненные полиамиды (ТУ) и ряд других антифрикционных материалов.
...
Размеры втулок подшипников скольжения и вкладышей регламентируются ГОСТ 1978—81, ГОСТ 11525—82, ГОСТ 11611—82, ГОСТ 24832—81, ГОСТ 24833—81, ГОСТ 25143—82, ГОСТ 25105—82.
...
К специфическим условиям работы фрикционных материалов относятся: 1) широкий диапазон скоростей скольжения (до 50 м/с, а иногда и выше) и нагрузок (до десятков тонн); 2) высокий уровень нагрева трущихся поверхностей вследствие трения без смазки; 3) трение в нестационарных условиях прн многократных нагревах и охлаждениях; 4) различная продолжительность контактирования трущихся поверхностей.
...
При таких режимах работы фрикционная трибосистема должна обладать способностью тормозить в заданных условиях; коэффициент трения должен быть в пределах 0,2—0,5 [57]. Наименьший коэффициент трения назначается из условий создания необходимой силы трения; наибольший коэффициент определяется ограничением по самозаклипиванию. В автомобильных тормозах н на железнодорожном транспорте расчетный коэффициент трения принят равным 0,35 и 0,2, а в авиационных тормозах 0,25—0,5. Коэффициент трения изменяется в зависимости от многих параметров (скорости, нагрузки, температуры) и определяется также видом материалов трущихся поверхностей [81].
...
Разработаны и применяются фрикционные материалы для весьма легких (температура на поверхностях трения до 100 °С), легких (до 250 °С), средних (до 600 °С), тяжелых и сверхтяжелых (до 1000 °С и выше) условий работы [96]. При эксплуатации фрикционных материалов в масле температура обычно не превышает 100— 150 °С
...
Для легких условий эксплуатации в качестве фрикционных материалов находят применение стали, чугуны и бронзы. Однако для них характерны нестабильные значения коэффициента трения (сильно зависящие от скорости скольжения и температуры) н склонность к схватыванию, особенно при повышенных температурах. Для фрикционных устройств, работающих при условиях эксплуатации средней тяжести, применяют асбофрикци-онные материалы и спеченные материалы на основе бронз. Для тяжелых н сверхтяжелых условий эксплуатации применяют спеченные материалы на
...
Тормозные детали (накладки, колодки и др.) испытывают напряжения сжатия, растяжения, сдвига, в ряде случаев ударные нагрузки [96]. Поэтому должны учитываться характеристики механических свойств (пределы текучести при растяжении н сжатии, пределы прочности, ударная вязкость, твердость), как прн комнатной, так и рабочей температурах. Из физических свойств большее значение имеют теплоемкость и теплопроводность [96, 99], от которых в значительной мере зависит температура, возникающая при торможении. Тепловой режим трения зависит также от конструкции и размеров фрикционного сочленения. Важной характеристикой является коэф-
...
В тяжелых условиях эксплуатации при работе без смазки наиболее долговечными и износостойкими являются легированные чугуны. Лучшие свойства имеют чугуны с перлитной основой, феррита допускается не более 10 %. При более высоком содержании феррита снижается коэффициент трения и облегчается схватывание поверхностей [41 ]. Срок службы тормозных колодок вагонов железнодорожного транспорта из чугунов с высоким содержанием фосфора (Д° 3%)
...
65. Состав фрикционных материалов на медной основе, полученных методом порошковой металлургии
...
Более 80 % материалов производится методом формования. Около 40 % изделий из асбофрикционных материалов (главным образом тормозные накладки) изготовляют на каучуковом связующем, 25 % — на смоляном связующем, 35 % — на комбинированном.
...
Некоторые характеристики асбофрикционных материалов, необходимые для расчета процессов торможения, приведены в табл. 57 и 58, а также в [57].
...
Прочностные свойства (пределы прочности при разрыве, сжатии и срезе, твердость) при повышении температуры для большинства асбофрикционных материалов снижаются и их зависимость описывается экспонентой. Для отдельных материалов при ~300 °С наблюдается переход через минимум (что объясняется структурами превращениями в материале в Результате термохимических процессов).
...
Интенсивность изнашивания асбофрикционных материалов с повышением температуры (до 600 °С) возрастает. В основе механизма износа ле-*ит сначала деструкция полимерного СВязУющего, а затем процессы окисления и
...
Фрикционные шайбы рычагов управления отопителем и фрикционные кольца демпфера ведомого диска сцепления легкового автомобиля из асбокаучукового материала, вырубленные из листового вальцованного материала
...

Конструкционные материалы: Справочник
Основы металлографии и пластической деформации стали
Оборудование для контактной сварки постоянным током
Справочник конструктора металлических конструкций

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Конструкционные материалы: Справочник