Фрикционный порошковый материал

 

Изобретение относится к порошковым материалам и может быть использовано для изготовления фрикционных элементов механизмов и машин. Заявлен фрикционный порошковый материал на основе железа, содержащий медь, углерод, серу, кремний, асбест, в который дополнительно введены марганец, фосфор, хром, никель, молибден, титан, ванадий, карбид кремния и фтористый кальций, при следующем соотношении компонентов, мас.%: медь 6,0-8,0; углерод 9,5-11,5; сера 0,01-0,07; кремний 2,5-2,9; асбест 4,0-6,0; марганец 0,1-0,16; фосфор 0,1-0,13; хром 0,01-0,05; никель 0,01-0,04; молибден 0,02-0,06; титан 0,01-0,05; ванадий 0,01-0,04; карбид кремния 3,0-5,0; фтористый кальций 5,0-7,0; железо основа. Техническим результатом изобретения является создание фрикционного порошкового материала, обладающего повышенными триботехническими характеристиками (коэффициентом трения, сопротивлением износу), обеспечивающими работоспособность и надежность фрикционных элементов изделий. 1 табл.

Изобретение относится к порошковым материалам и может быть использовано для изготовления фрикционных элементов механизмов и машин.

Известна композиция для получения фрикционного материала, содержащая бутадиеновый или бутадиен-стирольный каучук, вулканизирующую группу, окись алюминия, барит, графит, асбест и мел, при следующем соотношении ингредиентов, маc.%: Каучук - 20-25 Вулканизирующая группа - 3-4 Окись алюминия - 5-10 Барит - 30-40 Графит - 5-10 Асбест - 20-30 Мел - 5-10 (a.c.CCCP 505664, С 08 J 5/14, 1973).

Известная композиция имеет недостаточные триботехнические характеристики для надежной эксплуатации элементов силовых установок.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является материал на основе железа, содержащий медь, углерод, серу, кремний, бор и асбест, при следующем соотношении, маc.%: Медь - 9,0-11,0
Углерод - 8,5-11,0
Сера - 0,6-1,2
Кремний - 3,0-4,3
Бор - 3,0-4,3
Асбест - 2,5-4,0
Железо - Основа
(ОСТ 1-90115-73, "Детали с фрикционным металлокерамическим материалом", табл.1, материал МКВ - 50А).

Известный материал имеет недостаточные триботехнические характеристики для надежной эксплуатации элементов силовых установок.

Задачей изобретения является создание фрикционного порошкового материала, обладающего повышенными триботехническими характеристиками (коэффициентом трения, сопротивлению износу), обеспечивающими работоспособность и надежность фрикционных элементов изделий.

Задача решается за счет того, что в известный фрикционный порошковый материал на основе железа, содержащий медь, углерод, серу, кремний, асбест, в него дополнительно введены марганец, фосфор, хром, никель, молибден, титан, ванадий, карбид кремния и фтористый кальций, при следующем соотношении компонентов, маc.%:
Медь - 6,0-8,0
Углерод - 9,5-11,5
Сера - 0,01-0,07
Кремний - 2,5-2,9
Асбест - 4,0-6,0
Марганец - 0,1-0,16
Фосфор - 0,1-0,13
Хром - 0,01-0,05
Никель - 0,01-0,04
Молибден - 0,02-0,06
Титан - 0,01-0,05
Ванадий - 0,01-0,04
Карбид кремния - 3,0-5,0
Фтористый кальций - 5,0-7,0
Железо - Основа
Одним из исходных материалов для приготовления предлагаемого порошкового материала является порошок специального легированного чугуна, содержащий, маc. %: углерод - 3,6-3,9, кремний - 2,5-2,9, марганец - 0,5-0,85, фосфор - 0,5-0,7, сера - до 0,07, хром - 0,06-0,25, никель - 0,06-0,20, молибден - 0,1-0,35, титан - до 0,25, ванадий - до 0,2. (ТУ ЗН-254). Специальный легированный чугун используют для отливки заготовок поршневых колец. При его термообработке образуются структурные фазы, способствующие повышению упругости, сопротивлению износу и стабильности коэффициента трения. Порошок, полученный путем размола стружки специального легированного чугуна, полностью сохраняет данные свойства и структуру.

Заявителю не известны технические решения, в которых порошок специального легированного чугуна используется для изготовления фрикционного материала.

Введение в состав фрикционного порошкового материала фтористого кальция повышает его антифрикционные противозадирочные свойства (В.Д. Зозуля. Эксплуатационные свойства порошковых подшипников. - Киев: Наукова думка, 1989, с. 151).

Введение в состав фрикционного порошкового материала карбида кремния повышает и стабилизирует коэффициент трения (Федорченко И.М. и др. Современные фрикционные материалы.- Наукова думка: Киев, 1975, с. 107).

Известны фрикционные порошковые материалы на основе железа. В качестве фрикционных добавок используют диоксиды алюминия и кремния, асбест, кварцевый песок, увеличивающие коэффициент трения и его стабильность (И.М. Федорченко и др. Порошковая металлургия. - Киев: Наукова думка, 1985, с. 334 - 335).

Известные материалы имеют недостаточные триботехнические свойства (коэффициенты трения и износа) при работе в паре с контртелом из стали.

Предлагаемый фрикционный порошковый материал готовится по следующей технологии.

Стружку, полученную при изготовлении поршневых колец, превращают в порошок. Восстанавливают порошок специального легированного чугуна в среде диссоциированного аммиака при температуре 650-700^oС в течение 0,5-2,5 ч. Компоненты дозируют, причем порошок специального легированного чугуна составляет 17-19 маc. %, перемешивают в смесителях в течение 4-6 ч. При необходимости полученную смесь гранулируют. Фрикционный порошковый материал готов к применению для напрессовки или напыления в качестве рабочей поверхности фрикционных элементов силовых установок.

Подготовленный фрикционный порошковый материал напылили на образцы и провели испытания его триботехнических свойств. Испытания проводились с контртелом, изготовленным из стали 40ХН2МА - Ш твердостью 40-45 HRc.

Результаты триботехнических испытаний предлагаемого и известного фрикционных порошковых материалов показаны в таблице.

Характеристики предлагаемого фрикционного порошкового материала (коэффициент трения, износ фрикционного материала и износ контртела) превосходят аналогичные показатели известного материала.

Формула изобретения

Фрикционный порошковый материал на основе железа, содержащий медь, углерод, серу, кремний, асбест, отличающийся тем, что в него дополнительно введены марганец, фосфор, хром, никель, молибден, титан, ванадий, карбид кремния и фтористый кальций, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Медь - 6,0 - 8,0
Углерод - 9,5 - 11,5
Сера - 0,01 - 0,07
Кремний - 2,5 - 2,9
Асбест - 4,0 - 6,0
Марганец - 0,1 - 0,16
Фосфор - 0,1 - 0,13
Хром - 0,01 - 0,05
Никель - 0,01 - 0,04
Молибден - 0,02 - 0,06
Титан - 0,01 - 0,05
Ванадий - 0,01 - 0,04
Карбид кремния - 3,0 - 5,0
Фтористый кальций - 5,0 - 7,0
Железо - Основа

РИСУНКИ

Рисунок 1