Actual Problems in Machine Building 2019 Vol. 6 No. 1-4

Актуальные проблемы в машиностроении. Том 6. № 1-4. 2019 Материаловедение в машиностроении ____________________________________________________________________ 187 в ультрадисперсной форме и частицами железа. Имеет чрезвычайно высокую температуру рекристаллизации, равную 1000°С, и высокие значения твердости при высоких температурах, что позволяет относить его к классу жаростойких материалов, при этом материал обладает высокой теплопроводностью (в направлении прессования при 25°С - 65,0 Вт/м·°С; при 400°С - 56,4 Вт/м·°С) и имеет низкий коэффициент линейного температурного расширения (17,0·10 -6 1/°С при 20…100°С и 22,6·10 -6 1/°С при 700…800°С). Поскольку поршень машины литья под давлением совершает возвратно- поступательное движение по внутренней поверхности ее камеры прессования, а температура нагрева поршня может достигать 700 о С, то можно считать условия работы поршней и направляющих втулок клапанов, примерно, идентичными. В связи с этим, представляется целесообразным оценить возможность использования указанного наноструктурного материала в направляющих втулках клапанов высокофорсированных двигателей. С целью обеспечения такой оценки на первом этапе необходимо было провести триботехнические испытания указанного материала на износо- и задиростойкость, причем в сравнении как с известными, стандартными антифрикционными материалами, так и с новыми материалами, обладающими высокой жаростойкостью. Материалы и методы Для испытаний на износо- и задиростойкость были использованы следующие материалы: - указанный наноструктурный материал на основе порошковой меди системы Cu-Al- C-O, содержащий 0,9 % мас. Al и 0,3 %мас. С, который условно обозначили как материал 0903; - ранее разработанные непосредственно для направляющих втулок клапанов наноструктурные материалы на основе порошковой меди системы Cu-Al-Ti-C-O марок С 3/01 и С 3/03 [12], имеющие высокую температуру рекристаллизации (980…1000 о С), твердость 260…265 НВ и предел прочности при растяжении до 950 МПа. В качестве эталонного материала для проведения испытаний была принята широко известная стандартная антифрикционная бронза F65 по DIN 17666, (отечественный аналог – бронза марки БрКН2С), содержащая 1,6…2,5% мас. Ni, 0,8% мас. Mn, 0,5…0,8% мас. Si, остальное – медь. Твердость этой бронзы составляла 225HB при пределе прочности на растяжение - 640 МПа. Показатели износо- и задиростойкости деталей двигателя, работающих в условиях жидкостного трения скольжения, сложно определять в натурных стендовых и эксплуатационных испытаниях из-за высокой стоимости и продолжительности таких испытаний, разрушительного характера процесса заедания пар трения. Стандартный метод оценки противозадирных свойств материалов по ГОСТ 23.213-83 основан на схеме контактного давления, которая существенно отличается от условий работы сопряжения «втулка-клапан». Мало приемлемы также для этих целей испытания на 4-х шариковой машине [13]. Целый ряд преимуществ перед этими схемами имеют испытания на роликовой машине[13-15]. В настоящей работе была использована методика ускоренных триботехнических испытаний по схеме «колодка-ролик» (рис. 2).