Свойства спеченных бронз с различным содержанием
дисульфида молибдена
| Содержание MoS2 в бронзе, % | Предел прочности на разрыв, МПа | Плотность, г/см3 | Ударная вязкость, кДж/м2 |
| 10 | 600 – 650 | 7,3 | 24 |
| 20 | 500 – 550 | 6,4 | 8 |
| 30 | 300 – 400 | 5,7 | 5 |
| 40 | 250 – 300 | 5,3 | 3 |
Спеченные материалы содержащие дисульфид молибдена (MoS2), отличаются большой износостойкостью и высокими триботехническими свойствами в широком диапазоне температур (от 40 до 200 °С).
5.2.5. Бронзографиты
Бронзографиты получили широкое распространение в качестве самосмазывающихся подшипников скольжения из композиций бронза-графит, в которых содержание графита обычно составляет 2 - 4%. Бронзографиты используются для изготовления деталей электродвигателей, швейных и стиральных машин, а также в автотракторном электрооборудовании. Основные механические и триботехнические свойства спеченных оловянистых бронз и бронзографитов приведены в табл.5.6.
Таблица 5.6
Механические и триботехнические свойства спеченных оловянистых бронз и бронзографитов
| Порист | Предел | Твердост | Коэффицие | Максимальные | ||
| Марка | ость | прочности | ь (ср.) | нт трения с | допустимые | |
| материала | (ср.) % | на разрыв, | НВ, МПа | жидкостной | нагрузка, | скорость, |
| МПа | смазкой | МПа | м/с | |||
| Бр010 | 18 | 60 | 450 | 0,05 * | 4 | 10 |
| БрОГр10-2 | 18 | 50 | 350 | 0,05 | 4 | 10 |
| БрОГр9-3 | 18 | 40 | 400 | 0,05 | 4 | 10 |
| БрОГр8-4 | 18 | 35 | 350 | 0,05 | 4 | 10 |
| БрОСГр 1-29-0,5 | 18 | 45 | 450 | 0,02 | — | — |
| БрОЮ-ФГ | 33 | 30 | 350 | 0,05 | 5 | 50 |
| БрОЦ6-6-ФТ | 33 | 30 | 350 | 0,05 | 5 | 50 |
Из-за низкой пластичности и недостаточно высоких триботехнических характеристик бронзографиты мало применяют в узлах трения, работающих при ударных нагрузках и при отсутствии жидкостных смазок.
Перспективными триботехничкекими материалами для подшипников скольжения являются износостойкие спеченные хромооловянистые и хромоникелевооловянистые бронзы с твердыми смазками.
Основные механические и триботехнические свойства хромооловянистых бронз приведены в табл. 5.7.
Таблица 5.7
Механические и триботехнические свойства спеченных
хромооловянистых бронз
| Марка спеченной бронзы | Твердость НВ, МПа | Предел прочности и на разрыв, МПа | Относи- тельное удлине- ние, % | Коэффициент трения | Износ без смазки, мкм/км | |
| Без жид- Кост- ной смазки | Со смаз- кой в мас- ле | |||||
| БрОХ5-10 | 1150 | 330 | 9,5 | 0,6 | 0,09 | 0,05 |
| БрОМс5-10-2 | 1150 | 335 | 2,5 | 0,2 | 0,05 | 0,009 |
| БрОХМс5-10-4 | 1150 | 320 | 1,5 | 0,16 | 0,04 | 0,007 |
| БрОХМсГр5-10-1-1 | 1150 | 320 | 2,5 | 0,2 | 0,05 | 0,01 |
| БрОХМсГр5-10-2-2 | 1150 | 310 | 1,5 | 0,15 | 0,05 | 0,008 |
Эти подшипники могут работать в узлах трения при повышенных температурах (+100 °С) и значительных скоростях скольжения (до 30 м/с) в условиях агрессивных сред и высоких давлений. Хромооловянистые и хромоникелеоловянистые бронзы целесообразно применять для изготовления деталей, работающих в узлах трения без жидкостной смазки при средних и тяжелых условиях эксплуатации, а также в изделиях общего машиностроения, работающих в обычных условиях, с целью повышения их ресурса работы.
5.3. Фрикционные материалы
К фрикционным относят материалы с высоким коэффициентом трения (более 0,25 при трении без смазки в паре с чугуном или сталью и более 0,5 со смазкой). В настоящее время фрикционные материалы используются в узлах трения машин и механизмов для изменения движения, остановки и маневрирования машин путём применения тормозных устройств.
В связи с жесткими условиями работы тормозных устройств современных машин фрикционные материалы должны иметь:
— устойчивое значение коэффициента трения и низкий износ в широком интервале температур или высокую фрикционную теплостойкость;
— достаточную коррозионную стойкость и способность не вступать в химическое взаимодействие с сопряженными деталями;
— способность сохранять высокие механические свойства при рабочих температурах.
Кроме того, фрикционный материал не должен содержать дефицитных и дорогостоящих компонентов и удовлетворительно обрабатываться на всех видах станочного оборудования. В процессе эксплуатации в них не должно происходить скалывания и расслоения, образование глубоких трещин и выкрашивания компонентов материала.
Из всех известных материалов наиболее полно отвечают этим требованиям порошковые фрикционные материалы, состоящие из металлических компонентов, придающих материалу прочность, и неметаллических, повышающих коэффициент трения. Благодаря таким особенностям эти материалы могут работать при высоких нагрузках и характеризуются высокой износостойкостью по сравнению с другими фрикционными материалами.
В настоящее время основная масса выпускаемых фрикционных деталей работают в масле, наличие которого даёт возможность применять высокие скорости и давления, обеспечивает большую стабильность коэффициента трения и способствует охлаждению рабочих поверхностей, что повышает надежность работы и увеличивает срок службы фрикционных узлов.
Фрикционные изделия, работающие в условиях жидкостного трения, изготавливают из порошковых сплавов на медной основе. Наиболее распространенным представителем этих материалов является материал марки МК-5,
химический состав которого и некоторые свойства приведены в табл. 5.8.
Таблица 5.8
Химический состав и свойства материала МК-5.
| Материал | Химический состав, % | Свойства | ||||||
| Cu | Fe | Sn | Pb | Графит | Твердость НВ, МПа | Предел прочности на изгиб, МПа | Коэффициент трения при V=20 м/с, Р=3 МПа, % | |
| МК-5 | 72 | 4 | 9 | 8 | 7 | 450 – 500 | 100 – 120 | 0,07 – 0,08 |
Материалы типа МК-5 наряду с достоинствами (высокие износостойкость и коррозионная стойкость) имеют и недостатки. Например, относительно невысокий коэффициент трения, наличие дорогостоящих компонентов (олово, медь).
В связи с тем, что олово представляет собой дорогостоящий компонент, предложены материалы, в которых олово заменено алюминием. Однако, замена олово другим компонентом не даёт повышения теплостойкости материала, существенным недостатком материалов на медной основе является невысокая допустимая температура на поверхностях трения (около 300 °С). Так, при работе муфт передельного момента вследствие длительного проскальзывания фрикционных пар происходит значительное повышение температуры, что приводит к выгоранию смазки и выходу из строя всего фрикционного узла.
Для работы в тяжелых условиях эксплуатации применяют порошковые фрикционные материалы на железной основе. Эти материалы имеют более высокие фрикционные и механические свойства по сравнению с материалами на основе меди. Высокие прочность и температура плавления железа обеспечивают возможность работы материалов в условиях трения без смазки, при которых температура на поверхности трения может достигать 900 - 1000 °С.
Наибольшее распространение получили фрикционные материалы на основе железа марок ФКМ-8, ФКМ-11, МКВ-50А и СМК-80.
Материал марки ФМК-8 благодаря тому, что в нём находятся легирующие элементы (Ni, Сг), имеет высокую износостойкость при температурах трения 500 - 600 °С.
Материал ФМК-11 имеет прочность примерно в 2 раза выше прочности фрикционного материала на бронзовой основе. Он может работать в широком диапазоне нагрузок и скоростей.
Фрикционный материал МКВ-50А имеет высокие эксплуатационные характеристики в условиях работы тяжелонагруженных тормозов.
Технология изготовления порошковых фрикционных изделий включает операции:
- подготовку стальной основы;
- изготовление фрикционных накладок;
- соединение фрикционных накладок со стальной основой;
- механическая обработка.