RU2283890C2

RU2283890C2 - Iron base antifriction powder material

Info

Publication number: RU2283890C2
Application number: RU2004130540/02A
Authority: RU
Inventors: Олег Михайлович Перельман (RU); Олег Михайлович Перельман; Александр Исакович Рабинович (RU); Александр Исакович Рабинович; Михаил Юрьевич Мельников (RU); Михаил Юрьевич Мельников; Павел Борисович Куприн (RU); Павел Борисович Куприн; Геннадий Леонидович Дорогокупец (RU); Геннадий Леонидович Дорогокупец; Олег Евгеньевич Иванов (RU); Олег Евгеньевич Иванов; Надежда Викторовна Безматерных (RU); Надежда Викторовна Безматерных; Олег Петрович Кощеев (RU); Олег Петрович Кощеев; Надежда Аркадьевна Кичигина (RU); Надежда Аркадьевна Кичигина; Владимир Ильич Артамонов (RU); Владимир Ильич Артамонов
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "Новомет-Пермь"
Priority date: 2004-10-18
Filing date: 2004-10-18
Publication date: 2006-09-20
Also published as: RU2004130540A

Abstract

FIELD: powder metallurgy, namely production of anti-friction materials used for making friction units operating in heavy load condition, particularly in oil production industry.

SUBSTANCE: iron base powder material contains graphite, nickel, molybdenum, copper and manganese sulfide as grease at next relation of ingredients, mass. 5%: graphite, up to 1.5; nickel, 0.5 - 15; copper, 10 -20; molybdenum, 0.5 -2,5; manganese sulfide, 2.5 - 7.0; iron, the balance.

EFFECT: lowered friction factor, increased wear resistance of materials in aqueous medium.

1 tbl

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к производству антифрикционных износостойких материалов, применяемых для изготовления узлов трения, работающих в тяжелонагруженных условиях, в частности в нефтедобывающей промышленности.The invention relates to powder metallurgy, and in particular to the production of anti-friction wear-resistant materials used for the manufacture of friction units operating in heavy-duty conditions, in particular in the oil industry.

Известен порошковый антифрикционный материал ПА-ЖГрДК6, содержащий 2,7-3,5% Cu, 0,6-1,5% С, 1,6-6,0% S, ост. Fe (ГОСТ 26802-86. Материалы антифрикционные порошковые на основе железа).Known powder antifriction material PA-ZhGrDK6 containing 2.7-3.5% Cu, 0.6-1.5% C, 1.6-6.0% S, OST. Fe (GOST 26802-86. Antifriction powder materials based on iron).

Недостатком этого материала является низкая коррозионная стойкость.The disadvantage of this material is its low corrosion resistance.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является порошковый износо- коррозионностойкий материал, содержащий 0-1,5% углерода, 0,5-15,0% никеля, 0-2,5% молибдена и 10-20% меди, введенной методом пропитки (Патент РФ №2193115, 20.11.02 г.). Этот материал используется для изготовления рабочих органов погружных центробежных и центробежно-вихревых насосов.The closest in technical essence to the claimed is a powder wear-corrosion material containing 0-1.5% carbon, 0.5-15.0% nickel, 0-2.5% molybdenum and 10-20% copper impregnated by impregnation (RF patent No. 2193115, November 20, 02). This material is used for the manufacture of working bodies of submersible centrifugal and centrifugal vortex pumps.

Недостатком данного материала являются низкие антифрикционные свойства и высокая скорость износа в водной среде.The disadvantage of this material is its low antifriction properties and high wear rate in the aquatic environment.

Предлагаемое изобретение решает задачу снижения коэффициента трения и повышения износостойкости материалов в водной среде.The present invention solves the problem of reducing the coefficient of friction and increasing the wear resistance of materials in the aquatic environment.

Указанный технический результат достигается тем, что порошковый материал на основе железа, содержащий графит, никель, медь и молибден, дополнительно в качестве твердой смазки содержит сульфид марганца при следующем соотношении компонентов, мас.%:The specified technical result is achieved in that the iron-based powder material containing graphite, nickel, copper and molybdenum additionally contains manganese sulfide as a solid lubricant in the following ratio, wt.%:

ГрафитGraphite До 1,5Up to 1,5 НикельNickel 0,5-150.5-15 МедьCopper 10-2010-20 МолибденMolybdenum 0,5-2,50.5-2.5 Сульфид марганцаManganese Sulfide 2,5-7,02.5-7.0 ЖелезоIron ОстальноеRest

Предлагаемое техническое решение может быть реализовано на примере изготовления радиальной опоры ступени электроцентробежного насоса, представляющей собой пару трения: втулка защитная вала (ВЗВ) - ступица направляющего аппарата (СНА).The proposed technical solution can be implemented by the example of manufacturing a radial support for a step of an electric centrifugal pump, which is a friction pair: a protective shaft sleeve (VZV) - a guide device hub (SNA).

Исходные порошки графита, никеля, молибдена и сульфида марганца, взятые в заявляемом процентном соотношении, смешивают в любом типе смесителя для порошковой металлургии. Полученную смесь прессуют при давлении 600-800 МПа и спекают в защитной атмосфере при температуре 1150±30°С. Во время спекания проводят инфильтрацию материала медью.The initial powders of graphite, nickel, molybdenum and manganese sulfide, taken in the claimed percentage ratio, are mixed in any type of mixer for powder metallurgy. The resulting mixture is pressed at a pressure of 600-800 MPa and sintered in a protective atmosphere at a temperature of 1150 ± 30 ° C. During sintering, the material is infiltrated with copper.

Опоры, изготовленные из материала с различным содержанием сульфида марганца, испытывали на стенде ускоренных испытаний в условиях односторонней нагрузки на вал. Одностороннюю нагрузку на радиальную пару, работающую в режиме водной смазки (5-7 л/ч), задавали в интервале от 10 до 200 Н с помощью сменных грузиков различной массы, скорость вращения двигателя составляла 2910 об/мин. Время испытаний при каждой нагрузке - 60 мин. Скорость износа определяли путем замера изменения массы ВЗВ. В процессе испытаний фиксировали изменение момента на валу двигателя, исходя из полученных значений рассчитывали коэффициент трения в разные периоды времени. За максимальную нагрузку принималось значение, при котором наблюдается катастрофический износ пары.Supports made of a material with different contents of manganese sulfide were tested at the accelerated test bench under unilateral load on the shaft. The one-sided load on a radial pair operating in the water lubrication mode (5-7 l / h) was set in the range from 10 to 200 N using interchangeable weights of various weights, the engine rotation speed was 2910 rpm. The test time at each load is 60 minutes The wear rate was determined by measuring the change in mass of the air-blast gun. During the tests, the change in moment was recorded on the motor shaft, based on the obtained values, the coefficient of friction was calculated at different time periods. For the maximum load, the value at which catastrophic wear of the pair is observed was taken.

Результаты триботехнических испытаний, приведенные в таблице, показали, что введение сульфида марганца, причем в оба элемента пары, существенно снижает коэффициент трения, повышает нагрузку на пару и уменьшает скорость изнашивания. Максимальную нагрузку до катастрофического износа выдерживает пара, в которую введено 3% MnS. По сравнению с прототипом пара трения с добавкой 3% MnS имеет в два раза выше максимальную нагрузку при снижении коэффициента трения в 12 раз. Кроме того, как показали коррозионные испытания, скорость коррозии заявляемого материала значительно ниже.The tribotechnical test results shown in the table showed that the introduction of manganese sulfide, and in both elements of the pair, significantly reduces the friction coefficient, increases the load on the pair and reduces the wear rate. The maximum load before catastrophic wear can withstand steam, which introduced 3% MnS. Compared with the prototype, a friction pair with the addition of 3% MnS has twice the maximum load while reducing the friction coefficient by 12 times. In addition, as shown by corrosion tests, the corrosion rate of the claimed material is much lower.

Таким образом, введение сульфида марганца в заявляемых пределах существенно улучшает антифрикционные свойства материала.Thus, the introduction of manganese sulfide in the claimed range significantly improves the antifriction properties of the material.

Таблица.
Коэффициент трения и скорость износа пар тренияTable.
Friction coefficient and wear rate of friction pairs Пара тренияFriction pair Нагрузка, НLoad, N Скорость износа, мг/чWear rate, mg / h Коэффициент тренияCoefficient of friction СНАSLE ВЗВVZV ЖГр1Н4М1Д15 + 2% MnSZhGr1N4M1D15 + 2% MnS ЖН4М1Д15 + 2% MnSZhN4M1D15 + 2% MnS 50fifty 9,49,4 0,150.15 100_(мах) 100 _(max) 501,6501.6 0,40.4 ЖГр1Н4М1Д15 + 2,5% MnSZhGr1N4M1D15 + 2.5% MnS ЖН4М1Д15 + 2,5% MnSZhN4M1D15 + 2.5% MnS 50fifty 3,03.0 0,180.18 100one hundred 22,922.9 0,120.12 130_(max) 130 _(max) 1338,31338.3 0,480.48 ЖГр1Н4М1Д15 + 3% MnSZhGr1N4M1D15 + 3% MnS ЖН4М1Д15 + 3% MnSZhN4M1D15 + 3% MnS 50fifty 5,65,6 0,090.09 100one hundred 24,824.8 0,150.15 200_(мах) 200 _(max) 205,0205.0 0,050.05 ЖГр1Н4М1Д15 + 5% MnSZhGr1N4M1D15 + 5% MnS ЖН4М1Д15 + 5% MnSZhN4M1D15 + 5% MnS 50fifty 2,52,5 0,090.09 100one hundred 6,86.8 0,080.08 160_(мах) 160 _(max) 139,6139.6 0,030,03 ЖГр1Н4М1Д15ZhGr1N4M1D15 ЖН4М1Д15 + 3% MnSZhN4M1D15 + 3% MnS 50fifty 16,416,4 0,180.18 100one hundred 49,049.0 0,070,07 160_(мах) 160 _(max) 583,4583.4 0,490.49 ЖГр1Н4М1Д15 + 3% MnSZhGr1N4M1D15 + 3% MnS ЖН4М1Д15ZhN4M1D15 50fifty 58,258.2 0,220.22 100one hundred 108,5108,5 0,290.29 160_(мах) 160 _(max) 208,8208.8 0,200.20 ЖГр1Н4М1Д15ZhGr1N4M1D15 ЖН4М1Д15 + 7% MnSZhN4M1D15 + 7% MnS 8080 13,913.9 0,180.18 100one hundred 12,612.6 0,190.19 160_(мах) 160 _(max) 35,835.8 0,260.26 ЖГр1Н4М1Д15 (прототип)ZhGr1N4M1D15 (prototype) ЖН4М1Д15 (прототип)ZhN4M1D15 (prototype) 50fifty 179,6179.6 0,550.55 100_(max) 100 _(max) 302,2302.2 0,600.60

Claims

Iron-based powder antifriction material containing graphite, nickel, copper and molybdenum, characterized in that it additionally contains manganese sulfide as a solid lubricant in the following ratio, wt.%:

Graphite Up to 1,5 Nickel 0.5-15 Copper 10-20 Molybdenum 0.5-2.5 Manganese Sulfide 2.5-7.0 Iron Rest