CS211090B1

CS211090B1 - Slinutý frikční materiál na bázi železa

Info

Publication number: CS211090B1
Application number: CS261980A
Authority: CS
Inventors: Valerij A Genkin; Alexandr A Dmitrovic; Jefim I Fisbejn
Original assignee: Valerij A Genkin; Alexandr A Dmitrovic; Jefim I Fisbejn
Priority date: 1980-04-15
Filing date: 1980-04-15
Publication date: 1982-01-29

Abstract

Vynález je z oboru práškové metalurgie a týká se zejména slinutých frikčních materiálů na bázi železa. Slinutý frikční materiál na bázi železa, obsahující mě3, cín, grafit, Sitall o kysličníkovém složení SiOg . TiO, . BgO- . .A120i · CaO, olovo se podle vynálezu vyznačuje tím, že déle obsahuje sirník zinečnatý, přičemž hmotnostní poměr jednotlivých složek je mě3 1,5 až 3,0 % cín 1,0 až 2,0 % sirník zinečnatý 2,0 až 4,0 % grafit 2,0 až 5,0 % Šitall o kysličníkovém složení SiOg · TiOg . BgO-j . . AlgOj . CaO 2,0 až 5,0 % olovo 10,0 až 20,0 % železo zbytek do 100 %

Description

(54) Slinutý frikční materiál na bázi železa

Vynález je z oboru práškové metalurgie a týká se zejména slinutých frikčních materiálů na bázi železa.

Slinutý frikční materiál na bázi železa, obsahující mě3, cín, grafit, Sitall o kysličníkovém složení SiOg . TiO, . BgO- . .A1₂0i · CaO, olovo se podle vynálezu vyznačuje tím, že déle obsahuje sirník zinečnatý, přičemž hmotnostní poměr jednot-

livých složek je
mě3		1,5	až	3,0	%
cín		1,0	až	2,0	%
sirník	zinečnatý	2,0	až	4,0	%
grafit	2,0	až	5,0	%

Šitall o kysličníkovém složení

SiOg · TiOg . BgO-j .
. AlgOj . CaO	2,0	až	5,0	%
olovo	10,0	až	20,0	%

železo zbytek do 100 %

Vynález je z oboru práSkové metalurgie á týká se slinutých materiálů, zejména pak slinutých frikčních materiálů na bézi železa.

Jsou známy slinuté frikční materiály na bázi železa, které jsou určeny pro práci se suchým třením a s mazáním kapalinami.

Pórovité slinuté frikční materiály sestávají z kovových a nekovových složek. Kovové složky udělují frikěnímu materiálu pevnost, nekovové složky zvyěují součinitel tření a snižují sklon k zadírání.

Pro slinuté frikční materiály je charakteristické vytváření povrchové vrstvy během tře ní, jejíž plasticita a viskozita jsou určeny složkami, z nichž frikční materiál sestává.

Povrchové vrstva, které je při teplotě místnosti a zejména za zvýšených teplot plastičtější než hlavní podíl hmoty frikčního materiálu, zajiěluje vytvoření pozitivního spádu mechanických vlastností do hloubky materiálu a vzdoruje dobře deformaci.

Plasticita povrchové vrstvy podporuje snížení místních specifických tlaků, snížení povrchových teplot a zlepšeni schopnosti záběhu. Schopností záběhu se rozumí schopnost frikčního materiálu zvětšovat následkem opotřebení popřípadě plastické deformace svou skutečnou dosedací plochu.

Povrchové vrstva slinutých frikčních materiálů musí mít heterogenní strukturu, to znamená, že má být směsí složek, tvořících matrici frikčního materiálu, s jemnými tuhými vměsfcy·

Přítomnost oděru, poněvadž vrchu, do něhož tuhých částic v povrchové vrstvě zvyšuje odolnost frikčního materiálu proti tuhé vměsky, které jsou působením síly příznivě uspořádány vzhledem k pojsou zasazeny, přebírají hlavní část zatížení.

Avšak při nedostatečné kohezi tuhých částic s matriční hmotou se tyto částice při vysokých kluzných rychlostech vydrolují a mohou tím, že se dostávají do oblasti tření, zvyšovat oděr.

Je znám slinutý frikční materiál na bázi železa (popsaný například Ignatovem L. N. a spol. v příručce Výroba frikčních materiálů na bázi železa, nakladatelství Metallurgije, Moskva, 1968), který má toto chemické hmotnostní složení:

měň	15 *,
grafit	9 «,
kysličník křemičitý	3 *,
síran barnatý	6 %,
azbest	3 %, '
železo	zbytek do 100 %.

Jiný slinutý frikční materiál na bázi železa (viz například patentový spis SSSS číslo 358 401) má toto chemické hmotnostní složení:

měň	9	až 25 %
mangan		6,6	až	10
nitrid	boru	6	ai	12
karbid	křemíku	1	až	6
karbid	boru	3	až	15
molybdendisulfid	2	až	5	*,
železo		zbytek	do	100 %

Další známý slinutý frikční materiál na bázi železa (viz například patentový spis SSSR č. 503 927) se vyznačuje níže uvedeným chemickým hmotnostním složením:

měá	4 až	15 «,
síran nikelnatý	2 až	8 «,
grafit	4 až	10 %,
Sitall (SiOg . TiO₂ . B₂O₃ .
. Al₂0₃ . CaO)	2 až	10 %,
olovo	2,0 až 8,0
železo	zbytek do

Tuhé vměsky částic kysličníku křemičitého, azbestu, karbidu boru, karbidu křemíku, karbidu železa a kysličníku železa, které jsou ve znémých, výše uvedených slinutých frikčních materiálech na bázi železa přítomny jako brusné přísady, zvyšující součinitel tření, způsobují při tření vznik vysokých (až do 900 °C) teplot na povrchu třecího práru frikční materiél/protikus, čímž doohózí ke zrněném struktury v povrchových vrstvách frikčního materiálu.

Změny struktury mají ze své strany za následek snížení pevnostních vlastností.

Tím se známé slinuté frikční materiály na bézi železa vyznačují nedostatečně vysokými pevnostními vlastnostmi a nezaručují požadovanou životnost třecích ústrojí, v nichž se používají.

Svou technickou podstatou je vynálezu nejblíže slinutý frikční materiál na bázi železa (viz například autorské osvědčení SSSR č. 379 665) o tomto chemickém hmotnostním složení:

měá	1	až	3
cín	0,5	až	2
síran bamatý	2	aŽ	8	«,
grafit	4	až	10	*,
molybdendisulfid	2	až	6
Sitall (SiO₂ . TiOg . BgOj .
.AlgO₃ . CaO	1	až	30	»,
olovo	0,1	až	4	% a
železo	zbytek	do	100 %

Ke složkám tohoto slinutého frikčního materiálu na bázi železa patří Sitall o kysličníkovém složení SiOg . TiOg . BgOj . AlgOj . CaO, který při tomto složení je jen slabě spojen se základním materiálem a z tohoto důvodu vyvolává nižší pevnost celého frikčního materiálu.

Následkem vysokého obsahu brusných částic ve slinutém frikčním materiálu na bézi železa není možné dosáhnout dokonalého styku mezi frikčním materiálem a protikusem, což se nepříznivě projeví při záběhu.

Podnětem k vynálezu byl úkol, zvýšit příslušnou volbou složek slinutého frikčního materiálu na bézi železa jeho odolnost proti oděru a schopnost zéběhu za podmínek mazání kapalinami při tření za středních provozních podmínek.

Tento úkol řeší slinutý frikční materiál na bázi železa, který obsahuje měá, cín, grafit, Sitall (SiOg . TiOg. BgOj . . CaO), olovo.

Podstata vynálezu spočívé v tom, že rovněž obsahuje sirník zinečnatý při níže uvedeném hmotnostním poměru jednotlivých složek:

měň	1	až	3
cín	0,5	až	2	«,
síran barnatý	2	až	8
grafit	4	až	10	56,
molybdendisulfid	2	až	6
Sitall (SiO₂. TiO₂ . B₂O₃ . A1₂O₃ .
. CaO)	1	až	30
olovo	0,1	až	4
železo	zbytek	do	100 %

Slinutý frikční materiál na bázi železa s chemickým složením podle vynálezu se vyznačuje vysokou odolností proti oděru a dobrou schopností zéběhu.

Zlepšení uvedených 'vlastností je podmíněno tím, že během slinování se sirník zinečnatý, který představuje sirníkotvornou přísadu, beze zbytku rozpadá za vzniku zinku a síry.

Tato síra reaguje za slinovací teploty s železem za vzniku sirníků železa, přičemž však nevznikají kysličníky železa, které mají nepříznivý vliv na odolnost slinutého frikčního materiálu vůči oděru.

Je nutno zdůraznit, že Sitall (Si0₂ · Ti0₂ Bg®3 ‘ ^2®3 ’ CaO) se při opracování a výrobě výrobků z tohoto materiálu nerozpadá na jednotlivé složky.

Veškeré sira, vznikající při slinování, se na rozdíl od známého slinutého frikčního materiálu na bázi železa, u něhož je sirníkotvornou složkou sirník barnatý, spotřebuje úplně k vytvoření sirníků železa.

Přítomnost zinku o nízké teplotě tání, který v kombinaci s olovem na třecím povrchu poněkud změkne a za tlaků až 2,5 MPa vyplní většinu nerovností, umožňuje zvětšení třecího povrchu tuhých látek mezi slinutým frikčním materiálem a protikusem. Zvětšeni třecího povrchu tuhých látek má za následek zlepšení chování při záběhu.

Je účelné, aby hmotnostní poměr složek ve slinutém frikčním materiálu na bázi železa byl tento:

měň 3 % cín 2 % sirník zinečnatý 3 % grafit 8 % Sitall (SiOg . TiO₂ . BgO^ . AlgOj .

.CaO) 3 % olovo 20 % železo 61 %.

Při takovémto poměru složek se obsah sirníků zinečnatého se sírou beze zbytku spotřebuje k tvorbě sirníků železa. Při vyšším obsahu sirníků zinečnatého byla ve slinutém frikčním materiálu na bázi železa zjištěna přítomnost vměsků síry, přičemž množství síry se zvyšuje se vzrůstajícím obsahem sirníků zinečnatého.

Vměsky volné síry mají za následek značný pokles pevnosti v tlaku a v tahu, rázové houževnatosti a tvrdosti, čímž dochází ke snížení odolnosti proti oděru.

Výše navržené složení umožňuje získání slinutého frikčního materiálu na bázi železa, který se vyznačuje nejvyšší odolností proti oděru a nejlepším chováním při záběhu.

Nové význaky vynálezu jsou uvedeny v přiložené definici předmětu vynálezu. Vynález je blíže objasněn déle uvedeným popisem jednotlivých provedení.

Práškový grafit a sirník zinečnatý se vysuš! při teplotě 150 °C. Pak se všechny výchozí práškové látky, to jest měň, cín, simik zinečnatý, grafit, Sitall, olovo a železo prošijí a naváží. Navážení se provádí tak, aby se dosáhlo níže uvedeného hmotnostního složení:

měň cín	1,5 1	až až	3 *, 2 %,
sirník zinečnatý	2	až	4
grafit	6	až	10 %,
Sitall
(SiO₂ . TiO₂ . B₂O₃ . A1₂O₃ . CaO)	2	až	5 %,
olovo	10	až	20 %,
železo	zbytek	do 100 %

Všechny uvedené složky se promísí v mísiči v přítomnosti neutrální kapaliny, jako které je možno použít například oleje. Promíchané prášková hmota se lisuje v lisovacích formách specifickým tlakem 294,2 MPa a získané výrobky v podobě třecích obložení se 3 hodiny slinují při teplotě 1 030 °C za tlaku 1,96 MPa v šachtové peci za současného natavení k ocelové podložce.

Odolnost získaných slinutých frikčních materiálů na bázi železa jakož i jejich chování při záběhu se zjištují na zkušební stolici, které pracuje podle principu brzdění rotujících setrvačných hmot.

Při 100 brzdných cyklech činí oděr získaného slinutého materiálu na bázi železa 4 až 6 pa a chování při záběhu je 90%.

Odolnost získaného slinutého frlkčnlho materiálu na bázi železa je 2 až 3krát větší a chování při záběhu je 1,5krát větší ve srovnání se známým slinutým frikčním materiálem na bázi železa.

Vynálezu je možno použít v třecích ústrojích motorových vozidel, traktorů, letadel, stavebních silničních strojů apod., kteréžto ústrojí pracují s mazáním kapalinami při středním provozním počtu otáček třecích ústrojí až do 9 m/s a za specifického tlaku až do 2,5 MPa

K bližšímu objasnění vynálezu jsou uvedeny konkrétní příklady výroby slinutého frikčního materiálu na bázi železa.

Příklad 1

Práškový grafit a práškový sirník zinečnatý se vysuší při teplotě 150 °C. Pak se všechny výchozí práškové látky naváží v hmotnostním poměru:

2,1090

měň	1,5	96
cín	1,0	95
sirník zinečnatý	4,0	96
grafit	6	96
Sitall	2	95
olovo	20	95
železo	65,5	96

načež se 6 hodin misí v mísiči v přítomnosti 0,5 % oleje, vztaženo na hmotnostní množství práškové hmoty.

Promísená hmota se pak lisuje v lisovacích formách specifickým tlakem 294,2 MPa, načež se 3 hodiny slinuje v šachtové peci při teplotě 1 030 °C za tlaku 1,96 MPa za současného netavení k ocelové podložce.

Získaný slinutý frikční materiál na bázi železa se zkouší na zkušební stolici, které pracuje podle principu brzdění rotujících setrvačných hmot. Získaný materiál se vyznačuje těmito vlastnostmi:

opotřebení po 100 brzdných cyklech 5 jum chováni při zéběhu 90 96

Příklad 2

Slinutý frikční materiál na bázi železa, vyrobený postupem podle příkladu 1 z práškových látek, která se použijí v hmotnostním poměru:

měň 3 96 cín 2 % sirník zinečnatý 3 96 grafit 8 95 Sitall (Si0₂ . Ti0₂ . B₂0₃ .

,A1₂O₃ . CaO) 3 96 olovo 20 95 železo 6, 95 se vyznačuje těmito vlastnostmi:

opotřebeni po 100 brzdných cyklech 4 jum chování při záběhu 90 96

Příklad 3

Slinutý frikční materiál na bázi železa, vyrobený postupem podle příkladu 1 z práškových látek, které se použijí v hmotnostním poměru:

měň 3 % cín 2 % sirník zinečnatý 2 % grafit 10 « Sitall (S1O₂ . TiO₂ . B₂O₃ .

. A1₂O₃ . CaO) 5 % olovo 1 0 % železo 68 %, se vyznačuje těmito vlastnostmi:

opotřebení po 100 brzdnýoh cyklech 6 pm chování při záběhu 90 %.

Příklad 4

Slinutý frikční materiál na bázi železa, vyrobený postupem podle přikladu 1 vých látek, které se použijí v hmotnostním poměru:

měň 1 ,5 % cín 1 % sirník zinečnatý 2 % grafit 6 % Sitall (SiO_£ . TiO₂ . B₂O, .

. A1₂O₃ . CaO) 2 % olovo 10 % železo 77,5 % se vyznačuje těmito vlastnostmi:

opotřebení po 100 brzdnýoh cyklech 5 pm chovóní při zéběhu 90 %.

ř í k 1 a d 5

Slinutý frikční materiál na bázi železa, vyrobený postupem podle příkladu 1 vých létek, které se použiji v hmotnostním poměru:

z préškoz préěkoměň 3 % cín 2 % sirník zinečnatý 4 % grafit 1 o % Sitall (SiOg . TiO₂ . B₂O₃ . Al₂0₃ . CaO) 5 % olovo 20 % železo 56 %, se vyznačuje těmito vlastnostmi:

211 opotřebení po 100 brzdných cyklech 5 |um chování při záběhu 90 %.

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Slinutý frikční materiál na bézi železa, obsahující mě3, cín, grafit, Sitall o kyslič níkovám složení SiOg . TiOg . BgO^ ’ ^A^2°3 ' ^Ca0’ olovo, vyznačující se tím, že déle obsahuje sirník zinečnatý, přičemž hmotnostní poměr jednotlivých složek je

měá 1,5 až 3,0 % cín 1,0 až 2,0 % sirník zinečnatý 2,0 až 4,0 % grafit 6,0 až 10,0 % Sitall o kysličníkovám složení SiO₂ . TiOg . B₂O₃ . A1₂O₃ . CaO 2,0 až 5,0 % olovo 10,0 až 20,0 % železo zbytek do 100 %.

Severografia. n. p.. závod 7. Most