Obrabotka Metallov 2011 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (52) 2011 43 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ УДК 620.178.16 ЛИСТОВЫЕ МЕТАЛЛОФТОРОПЛАСТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ С ЗАДАННЫМИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМИ СВОЙСТВАМИ В.Н. КОРНОПОЛЬЦЕВ 1 , канд. техн. наук, докторант, А.М. ГУРЬЕВ 2 , доктор техн. наук, профессор, ( 1 БИП СО РАН, г. Улан-Удэ, 2 АлтГТУ, г. Барнаул ) Статья поступила 28 марта 2011 г. Корнопольцев В.Н. – 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6 Байкальский институт природопользования СО РАН, e-mail: kompo@mail.ru Рассматривается возможность управления физико-механическими и триботехническими характеристиками рабо- чего слоя листовых металлофторопластовых материалов (ЛМФМ) за счет создания на стальной подложке пористого металлокерамического бронзового слоя с заданной структурой и регулируемым объемом свободного пространства. Ключевые слова: металлофторопластовый материал, пористый слой бронзы, ресурс, скорость скольжения. Введение В настоящее время многие области современного машиностроения занимаются вопросами примене- ния антифрикционных комбинированных самосма- зывающихся подшипниковых материалов. Возмож- ность комбинирования в подшипнике различных свойств, требуемых при его эксплуатации, позволяет изготавливать материалы со специальными управ- ляемыми свойствами. Большой шаг в разработке самосмазывающихся материалов сделан при создании на стальной подлож- ке металлокерамического пористого бронзового слоя с последующей пропиткой полимерами (например, ПТФЭ) [1–2]. В таких материалах сочетается жест- кость стальной основы, теплопроводность бронзово- го слоя и антифрикционные качества наполненного фторопласта. Самым известным и востребованным является материал DU ( pV 1000 ч = 0,8 МПа м/с) фирмы «Glacier co. ltd». Материал получают в виде стальной ленты бесконечной длины с припеченным толщи- ной 0,3 мм пористым слоем из сферической бронзы, поры которого заполняются смесью ПТФЭ с мелкоди- сперсным свинцом. Отечественным аналогом являет- ся материал, разработанный в ИМАШ, у которого по аналогии с материалом DU пористый слой формиру- ется из сферической бронзы, а поры заполняются сме- сью ПТФЭ с дисульфидом молибдена DU ( pV 1000 ч = = 0,2 МПа м/с) [2]. Материалы способны работать без смазки, в широком диапазоне температур (от –200 до +280 °С) при высоких удельных нагрузках (>100МПа). Однако долговечность подшипников из промышлен- ных листовых металлофторопластовых материалов (ЛМФМ) значительно снижается при повышении ско- рости скольжения из-за развивающейся высокой тем- пературы в зоне трения. Промышленным аналогам присущ и неравномерный коэффициент трения, резко возрастающий по мере износа рабочего слоя. Устране- ние этих недостатков стало целью исследования. Методика проведения исследования Трибоиспытания проводились по схеме вращаю- щийся вал – неподвижный частичный вкладыш на машине трения СМТ-1 ( Р = 20 кг, s = 2 см 2 ). Время не- прерывной работымашины – 7…8 ч. В качестве контр- тела использовалась диффузионно-борированная втулка из стали 45, d вн :d н = 22:38 мм, b = 35 мм, R а ≈ 0,63 мкм, толщина диффузионного слоя ≈ 250 мкм, HV = 14,5…15,5 ГПа. Температуру образца измеряли с обратной стороны вкладыша хромель-копелевой термопарой. Линейный износ Δ h определяли микро- метром МТ как разность толщин вкладыша до и после испытания каждые 7…8 ч . Графические зависимости температуры и износа строили по среднеарифметиче- ским значениям этих характеристик, полученным при испытаниях трех образцов ЛМФМ. В качестве аналога был выбран материал марки DU (Glacier Metal Co Ltd, Великобритания). Пористость металлокерамического каркаса определяли стандартным методом развертки поперечных и продольных шлифов. ИК-спектры продуктов износа получали мето- дом НПВО на ИК Фурье-спектрометре Excalibur HE 3100 фирмы Varian Inc (США). Дифференциально- сканирующая калориметрия проведена на синхрон- ном термоанализаторе STA 449 C Jupiter, фирмы NETZSCH (Германия).