Антифрикционный износостойкий материал

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцналистнческнх

Республик р>975683 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 1805.81 (21)3290149/29-33 (51)М Кл з

С 04 В 35/52 с присоединением заявки ¹вЂ”

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет— (53} УДК 666. 764..52(088.8) Опубликовано 23.11.82. Бюллетень ¹ 43

Дата опубликования описания 23.11,82 (72) Авторы изобретения

Ю.И. Кошелев, В.Д. Телегин и E Ô. Филимонов (71) Заявитель (54) АНТИФРИКЦИОННЫЙ ИЗНОСОСТОЙКИЙ

МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к получению конструктивных иэносо- и термостойких материалов с целью использования их в народном хозяйстве в качестве опорных, упорных подшипников скольжения, торцовых уплотнений в центробежных насосах, транспортирующих жидкие и сыпучие среды, например продукты перегонки нефти, клинкер цемента и др.

Огнеупорный материал предполагается использовать также в режиме сухого трения, т.е. без смазки при высоких нагрузках и скоростях скольжения.

Известен материал, включающий, вес.В: карбид кремния 20-65, углерод 75-10, кремний 5-23 и до 6% примесей железа с алюминием, который получается путем пропитки графита ,расплавом кремния с включением железа и алюминия, в вакууме при 17002050 С 111 °

Однако этот материал практически не работоспособен в узлах трения, предусматривающих даже кратновременную работу без смазки.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является компоэицион ный материал состава, вес.Ъ:

Углерод 20-38

Карбид кремния 19-50

Кремний 1 0-2,0

Медь 10-60 получаемый пропиткой в вакууме или инертной среде углеродной основы расплавом кремния с медью в количестве 20-80 вес.% при 1250-1650оС (,2) .

Недостатками известного композиционного материала являются сравнительно низкие иэносо- и термостойкость при повыаенных нагрузках и скоростях скольжения беэ смазки, что, естественно, в определенной степени ограничивает использование конеч ного материала в этих условиях.

Кроме того, установлено, что наличие продуктов износа, содержащих медь в транспортируемой жидкости, приводит к резкому ухудшению ее качества.

Таким образом, известный материал не удовлетворяет главному требованию, предъявляемому к антифрикционному материалу, — повышенной износостойкости в условиях сухого трения при увеличении скорости и нагрузки.

Цель изобретения — повышение изЗ0 носостойкости материала.

975683

Карбид кремния

Углерод

Кремний

Никель

Содержание компонентов, вес.Ъ, в составе

Компоненты

25

Углерод

2,0

24

Карбид кремния

Креглний

3,8

0,5

8,2

Никель

Поставленная цель достигается тем, что антифрикционный износостойкий материал, включающий карбид кремния, углерод, кремний и металлический компонент, содержит в качестве металлического компонента никель при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

24-53

15-35

0,5-3,8

8,2-60,8

Материал. обладает самосмазывающими свойствами при, работе без смазки в условиях высоких температур в связи 15 с введением в ее состав никеля, способного при всех температурных режимах трения, а особенно при высоких, Форглировать на рабочей поверхности в купе с углеродом противоизносный слой.

Этот слой состава углерод-никель обладает еще одной немаловажной особенностью — не образовывать в процессе трения, даже при высоких нагрузках, продуктов износа, которые в итоге, как указывалось, приводят к снижению качества транспортиру. емого продукта.

Прочность рабочей поверхности дополнительно обеспечивается карбидкремниевым каркасом, принимающим на себя различного рода осевые и радиальные нагрузки.

Содержание свободного углерода в материале в количестве 15-35 вес.Ъ обеспечивает наилучшие трибометричес- 35 кие характеристики материала и отклонение в сторону его уменьшения от предлагаемого ухудшает эффект самосмазывания.

Содержание углерода выше 35 вес.Ъ 4О приводит к снижению механической прочности и частичному расслаиванию конечного материала. Карбидокремниевый каркас обеспечивает конечному материалу термостойкость и прочность,45 поэтому угленьшение карбида кремния в массе менее 24 вес.Ъ влечет за собой снижение указанных характеристик, увеличение же свыше 53 вес.Ъ значительно повышает его механическую прочность с одновременным увеличением хрупкости. Не прореагировавший кремний в огнеупорной массе не оказывает сколь-нибудь заметного влияния на свойства конечного материала.

Введение никеля практически нивелирует его вредное действие — o6разование микротрещин на готовых иэделиях при охлаждении после их термической обработки.

Введение в материал никеля в минимальных пределах обеспечивает ему требуемые антифрикционные свойства при более высокой локальной температуре на поверхности трения по сравнению с медью. Содержание же никеля более 60,5Ъ вес, хотя и повышает термостойкость и прочность конечного материала, но одновременно ухудшает его характеристики трения — наблюдается явление контактного схватывания, что приводит к частичному вырыву материала и интенсивному изнашиванию. На ухудшение процесса трения в этом случае влияет и снижение доли свободного углерода.

Итак, использование в качестве элементов трения антифрикционного материала предлагаемого состава позволяет увеличить его износостойкость, термостойкость и механическую прочность.

Антифрикционный материал изготавливают по следующей технологии: деталь-кольцо, изготовленное из углеродного материала Ф„ =80-120 мм, ф „ =40-80 мм, Н = 40-40 мм, загружают в электровакуумную печь, создают вакуум 10 " мм рт.ст ., нагревают до 1200-1850 С со скоростью 3050 С/мин и выдерживают в заданном сплаве в течение 30-40 мин с последующим охлаждением вместе с печью до 800-1000 С. Охлаждение до комнатной температуры производят на воздухе.

По описанной тЕхнологии готовят три состава материала (табл.1). Составы же, выходящие за пределы предлагаемых, имеют низкие прочность, изнОсостойкость и термостойкость.

Т а б л и ц а 1

975683

Т. бли ц а 2

Содержание компонентов, вес.% Плотность, г/см э

Коэффициент трения

Скорост изнашивания, мкм/ч

Прочност при сжатии, кгс/см

Состав материала

SiC

ПредлагаеMblfl

1,7 0,17

1,4 0,14

1,8 0 15

0,5 60,5 4,12 3473

2,0 38 3,81 3823

3,8 8,2 2,83 4536

15

25

35

Известный

1,5 38,5 3,78 3150

2,7 0,21

25 формула изобретения

Составитель В. Соколова

Редактор Л. 31укач Техред М.Тепер Корректор С. Шекмар

Заказ 8923/38 Тираж 641 Подписное

ВНИИХИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

B табл . 2 приведены свойства предложенного материала и известного, испытанных в одинаковых. условиях.

Сравнительные антифрикционные испытания проводят на установке треКак видно из табл. 2, предлагаемый материал на 15-20% превышает механическую прочность известного, почти в 2 раза лучше по износостойкости при большей нагрузке (15 кгс/см .) и температуре 400 С.

Отмеченные достоинства предлагаемого материала дают возможность увеличить гарантийный срок службы перекачивающего оборудования в 2 раза.

Антифрикционный износостойкии материал, включающий карбид кремния, углерод, кремний и металлический ния без смазки, по одноименной контрпаре, обработанной с чистотой поверхности 0,32 со скоростью скольжения

2,0 м/с, при нагрузке 15 кгс/см и

400О С. компонент, отличающийся тем, что, с целью повышения иэносостойкости, он содержит в качестве

35 металлического комп при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Карбид кремния 24 — 53

Углерод 15-35

Кремний 0,5-3,8

Никель 8,2-60,5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании Р 1394106, 45 кл. C 1 А, опублик. 1972.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2842997, кл. С 04 В 35/52, 1980.