RU2470082C1 - Antifriction material and method of its production - Google Patents
Antifriction material and method of its production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2470082C1 RU2470082C1 RU2011140013/02A RU2011140013A RU2470082C1 RU 2470082 C1 RU2470082 C1 RU 2470082C1 RU 2011140013/02 A RU2011140013/02 A RU 2011140013/02A RU 2011140013 A RU2011140013 A RU 2011140013A RU 2470082 C1 RU2470082 C1 RU 2470082C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powder
- antifriction
- serpentine
- friction
- tin
- Prior art date
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Изобретения относятся к машиностроению, в частности к материалам и способам их получения, предназначенным для электроискрового легирования металлических поверхностей, и могут быть использованы для создания антифрикционного слоя на подшипниках скольжения в узлах трения.The invention relates to mechanical engineering, in particular to materials and methods for their preparation, intended for electrospark alloying of metal surfaces, and can be used to create an antifriction layer on sliding bearings in friction units.
Известен антифрикционный сплав на основе алюминия, который содержит следующие компоненты, мас.%: олово 0,5-5,0, кремний 1,0-6,0, медь 0,5-1,5, цинк 0,5-5,0, магний 0,3-0,8, никель 0,3-1,5, алюминий остальное (RU 2049140 [1]). Недостатком известного сплава являются его относительно невысокие антифрикционные свойства.Known anti-friction alloy based on aluminum, which contains the following components, wt.%: Tin 0.5-5.0, silicon 1.0-6.0, copper 0.5-1.5, zinc 0.5-5, 0, magnesium 0.3-0.8, nickel 0.3-1.5, aluminum the rest (RU 2049140 [1]). A disadvantage of the known alloy is its relatively low antifriction properties.
Известен антифрикционный сплав на основе алюминия, содержащий свинец, олово и медь и, по крайней мере, один элемент, выбранный из группы, содержащей индий и висмут, при следующем соотношении компонентов, мас.%: свинец 10,0-18,0, олово 6,0-10,0, медь 1,0-3,0 и, по крайней мере, один элемент, выбранный из группы, содержащей индий 0,5-5,0, висмут 0,1-0,6, алюминий - остальное. При одновременном содержании индия и висмута их соотношение (In/Bi) составляет (50-1)/1 (RU 2081932 [2]). Недостатком известного сплава являются его относительно невысокие антифрикционные свойства.Known aluminum-based antifriction alloy containing lead, tin and copper and at least one element selected from the group consisting of indium and bismuth, in the following ratio of components, wt.%: Lead 10.0-18.0, tin 6.0-10.0, copper 1.0-3.0 and at least one element selected from the group consisting of indium 0.5-5.0, bismuth 0.1-0.6, aluminum - rest. With the simultaneous content of indium and bismuth, their ratio (In / Bi) is (50-1) / 1 (RU 2081932 [2]). A disadvantage of the known alloy is its relatively low antifriction properties.
Известен состав для формирования новообразованного слоя на трущихся металлических поверхностях, содержащий мелкодисперсную основу в виде смеси и катализатор. В качестве мелкодисперсной основы использованы природные никель-железо-магнезиальные гидросиликаты, а в качестве катализатора - минерал из группы оливинов - форстерит или фаялит, при следующем соотношении компонентов, мас.%: никель-железо-магнезиальные гидросиликаты - 90-95, катализатор - 5-10, при этом размер зерен основы и катализатора соответствуют друг другу и составляет от 1 мкм до 100 мкм. (RU 2266979 [3]). Недостатком известного состава является сложность использования для конкретных поверхностей деталей машин, т.к. каждый раз необходимо подбирать состав в разном соотношении указанных в нем компонентов с учетом химического состава металлической трущейся поверхности и ее физико-механических свойств. Это особенно сложно при участии разнометаллических деталей, составляющих одну или разные пары трения, изготовленные из разнородных металлов при одной системе смазки, что является одним из самых распространенных и необходимых условий при создании машин и механизмов. Кроме того, недостатком известного сплава являются его относительно невысокие антифрикционные свойства.A known composition for forming a newly formed layer on rubbing metal surfaces, containing a finely divided base in the form of a mixture and a catalyst. As a finely dispersed base, natural nickel-iron-magnesia hydrosilicates were used, and as a catalyst, a mineral from the olivine group — forsterite or fayalite — in the following ratio of components, wt.%: Nickel-iron-magnesian hydrosilicates - 90-95, catalyst — 5 -10, while the grain size of the base and catalyst correspond to each other and ranges from 1 μm to 100 μm. (RU 2266979 [3]). A disadvantage of the known composition is the difficulty of using for specific surfaces of machine parts, because each time it is necessary to select a composition in a different ratio of the components indicated in it, taking into account the chemical composition of the metal rubbing surface and its physical and mechanical properties. This is especially difficult with the participation of different metal parts that make up one or different friction pairs made of dissimilar metals with one lubrication system, which is one of the most common and necessary conditions for creating machines and mechanisms. In addition, a disadvantage of the known alloy is its relatively low antifriction properties.
Известен способ формирования антифрикционного покрытия кинематических пар, заключающийся в том, что между трущимися поверхностями размещают предварительно механоактивированную смесь размельченного формирующего антифрикционное покрытие вещества со связующим. В качестве формирующего антифрикционное покрытие вещества используют композицию природных минералов, содержащую, мас.%: Mg3Si2O5(ОН)4 10-60; MgFe2O4 10-60; MoS2 1-20, сопутствующие редкоземельные элементы 0,1-10, H2O - не более 5 (RU 2160856 [4]). Однако известное техническое решение не обеспечивает достаточно высокую стабильность и долговечность антифрикционного покрытия в широком диапазоне механических и температурных воздействий, что не позволяет обеспечить необходимую износостойкость контактирующих трущихся поверхностей. Это обусловлено тем, что в состав композиции, формирующей антифрикционное покрытие, входит природный серпентин, имеющий таблетчатую структуру, которая не обеспечивает в процессе модификации трущихся поверхностей достаточно низкий коэффициент трения. Как следствие, снижается износостойкость и долговечность антифрикционного покрытия.A known method of forming an anti-friction coating of kinematic pairs, which consists in the fact that between the rubbing surfaces a pre-mechanically activated mixture of crushed substance forming an anti-friction coating with a binder is placed. As the substance forming the antifriction coating, a composition of natural minerals is used, containing, wt.%: Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 10-60; MgFe 2 O 4 10-60; MoS 2 1-20, concomitant rare earth elements 0.1-10, H 2 O - not more than 5 (RU 2160856 [4]). However, the known technical solution does not provide a sufficiently high stability and durability of the antifriction coating in a wide range of mechanical and temperature influences, which does not allow to provide the necessary wear resistance of the contacting rubbing surfaces. This is due to the fact that the composition forming the antifriction coating includes natural serpentine having a tablet structure, which does not provide a sufficiently low coefficient of friction during the modification of rubbing surfaces. As a result, the wear resistance and durability of the anti-friction coating are reduced.
Кроме того, в состав композиции входит магнезиоферрит MgFe2O4, который в природе в чистом виде не существует и встречается, как правило, в кристаллах в сростках с магнетитом в соотношении масс 1:1.In addition, the composition includes magnesioferrite MgFe 2 O 4 , which in nature does not exist in its pure form and is found, as a rule, in crystals in intergrowths with magnetite in a mass ratio of 1: 1.
Известен способ формирования антифрикционного покрытия кинематических пар трущихся поверхностей, заключающийся в том, что между трущимися поверхностями размещают размельченную минеральную композицию, формирующую антифрикционное покрытие, содержащую серпентин Mg3Si2O5(OH)4. В качестве серпентина используют его полиморфную модификацию - хризотил, имеющий моноклинную сингонию с координационными числами 5,0<а<5,3А°, 9,0<b<9,2А°, 7,0<с<7,3А°, углами β между положительными направлениями кристаллографических осей 90° или 93°, при этом в композицию дополнительно введены форстерит (Mg2SiO4), гетит (FeO·OH) и гематит (Fe2O3) (RU 2243427 [5]). Используемый в способе состав не позволяет обеспечить необходимую износостойкость контактирующих трущихся поверхностей. Кроме того, недостатком известного состава являются его относительно невысокие антифрикционные свойства.A known method of forming an antifriction coating of kinematic pairs of rubbing surfaces, which consists in the fact that between the rubbing surfaces place a crushed mineral composition forming an antifriction coating containing serpentine Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 . As a serpentine, its polymorphic modification is used - chrysotile, having a monoclinic syngony with coordination numbers 5.0 <a <5.3A °, 9.0 <b <9.2A °, 7.0 <c <7.3A °, angles β between the positive directions of the crystallographic axes 90 ° or 93 °, while forsterite (Mg 2 SiO 4 ), goethite (FeO · OH) and hematite (Fe 2 O 3 ) (RU 2243427 [5]) are additionally introduced into the composition. The composition used in the method does not provide the necessary wear resistance of the contacting rubbing surfaces. In addition, a disadvantage of the known composition is its relatively low antifriction properties.
Наиболее близким по составу к заявляемому является известный материал для нанесения антифрикционного покрытия из сплава на основе алюминия, содержащего 4-22 мас.% олова и 0,4-1,0 мас.% меди, алюминий - остальное. Причем сплав содержится в виде порошка со следующим соотношением фракций, мас.%: фракция 1-50 мкм 5-20; фракция 51-150 мкм 80-95 (RU 2111280 [6]).The closest in composition to the claimed is a known material for applying an anti-friction coating of an aluminum-based alloy containing 4-22 wt.% Tin and 0.4-1.0 wt.% Copper, aluminum - the rest. Moreover, the alloy is contained in the form of a powder with the following ratio of fractions, wt.%: Fraction 1-50 μm 5-20; fraction 51-150 μm 80-95 (RU 2111280 [6]).
Недостатком известного сплава являются его относительно невысокие антифрикционные свойства и сложность изготовления.A disadvantage of the known alloy is its relatively low antifriction properties and manufacturing complexity.
Известен способ получения противоизносного состава, применяемого для снижения трения и защиты поверхностей от износа. Состав изготавливают путем грубого помола природного минерала серпентинита, затем проводят тонкий помол полученного серпентинита с добавлением воды и натриевого жидкого стекла. Полученную пульпу пропускают через магнитный сепаратор, затем производят сепарацию и сушку, вводят ее в минеральное индустриальное масло и загущают стеаратом лития. Грубый помол производят щековой дробилкой до размеров частиц серпентинита не более 5-10 мм. Тонкий помол производят на шаровой мельнице в течение 2-6 часов до получения частиц помола с максимальным размером не более 100 мкм и сопровождают постоянным заливом воды в соотношении не более 10% воды от объема сырья в мельнице. Размол контролируют при помощи анализатора частиц. После тонкого помола пульпу пропускают через магнитный сепаратор 2-3 раза. Слив взвешенной фракции производят через отверстие, которое находится на высоте, гарантирующей содержание частиц не более 10 мкм. В результате получают состав для трущихся соединений, содержащий природный минерал серпентинит, стеарат лития, натриевое жидкое стекло, индустриальное масло и воду, причем массовая доля воды составляет не более 10%, дисперсность порошковой смеси составляет 5-30 мкм, зольность не более 6% (RU 2368654 [7])A known method of obtaining antiwear composition used to reduce friction and protect surfaces from wear. The composition is made by coarse grinding of the natural mineral serpentinite, then a fine grinding of the obtained serpentinite with the addition of water and sodium liquid glass is carried out. The resulting pulp is passed through a magnetic separator, then it is separated and dried, introduced into industrial mineral oil and thickened with lithium stearate. Coarse grinding is carried out with a jaw crusher to a particle size of serpentinite of not more than 5-10 mm. Fine grinding is carried out in a ball mill for 2-6 hours to obtain grinding particles with a maximum size of not more than 100 microns and is accompanied by a constant filling of water in a ratio of not more than 10% of water from the volume of raw materials in the mill. The grinding is controlled using a particle analyzer. After fine grinding, the pulp is passed through a magnetic separator 2-3 times. The drained fraction is drained through an opening that is at a height that guarantees a particle content of not more than 10 microns. The result is a composition for rubbing compounds containing the natural mineral serpentinite, lithium stearate, sodium liquid glass, industrial oil and water, and the mass fraction of water is not more than 10%, the dispersion of the powder mixture is 5-30 μm, the ash content is not more than 6% ( RU 2368654 [7])
Недостатком известного способа является невозможность его применения для получения заявляемого антифрикционного материала.The disadvantage of this method is the impossibility of its application to obtain the inventive antifriction material.
Известен (RU 2223341 [8]) способ получения порошкового антифрикционного композиционного материала на основе меди, содержащего (мас.%): графит 1-3, олово 6-10, молибденоборосиликатное стекло 3-10, медь - остальное, включающий приготовление шихты путем смешения исходных компонентов, прессование полученной шихты под давлением 250 МПа и спекание в среде водорода при 760-780°С в течение 1,5 часов.Known (RU 2223341 [8]) is a method for producing a powder antifriction composite material based on copper containing (wt.%): Graphite 1-3, tin 6-10, molybdenum borosilicate glass 3-10, copper - the rest, including the preparation of the mixture by mixing starting components, pressing the resulting mixture under a pressure of 250 MPa and sintering in a hydrogen medium at 760-780 ° C for 1.5 hours.
Недостатком известного способа является его сложность, обусловленная необходимостью предварительного изготовления молибденоборосиликатного стекла, его измельчения и отбора определенной фракции для введения в шихту. Кроме того, материал, полученный с помощью известного способа, вызывает повышенный износ сопряженных с ним в узлах трения деталей и не может быть применен для получения заявляемого антифрикционного материала.The disadvantage of this method is its complexity, due to the need for the preliminary manufacture of molybdenum borosilicate glass, its grinding and selection of a certain fraction for introduction into the charge. In addition, the material obtained using the known method causes increased wear of the parts mating with it in the friction units and cannot be used to obtain the inventive antifriction material.
Известен способ получения порошкового антифрикционного материала на основе меди (RU 2090398 [9]), включающий приготовление шихты, включающей смесь порошков меди и стекла, с последующим смешиванием с порошком бронзы, прессование и спекание в защитной среде.A known method of producing a powder antifriction material based on copper (RU 2090398 [9]), including the preparation of a mixture comprising a mixture of powders of copper and glass, followed by mixing with bronze powder, pressing and sintering in a protective environment.
Недостатком известного способа является необходимость двухстадийного приготовления включающей стекло шихты, что ведет к усложнению способа, а полученный с его помощью антифрикционный материал приводит к повышенному износу сопряженных с ним в узлах трения деталей. Кроме того, известный способ не позволяет решить задачу эффективной утилизации отработанных материалов, содержащих бронзу, в частности бронзографитовых материалов, и не может быть применен для получения заявляемого антифрикционного материала.A disadvantage of the known method is the need for a two-stage preparation of a mixture comprising glass, which leads to a complication of the method, and the antifriction material obtained with it leads to increased wear of the parts mating with it in the friction units. In addition, the known method does not allow to solve the problem of efficient disposal of waste materials containing bronze, in particular bronze-graphite materials, and cannot be used to obtain the claimed anti-friction material.
Наиболее близким к заявляемому является способ получения порошковых антифрикционных материалов на основе меди, включающий приготовление шихты, содержащей порошки меди и содержащий бронзу материал, ее прессование и спекание в защитной среде, в котором, в отличие от известного, в качестве содержащего бронзу материала в шихту вводят бронзографитовый порошок с размером частиц не более 250 мкм, полученный путем размола отработанных бронзографитовых подшипников, при этом в качестве такого материала используют отработанные бронзографитовые подшипники, порошок меди вводят в шихту в количестве 11-12% от количества бронзографитового порошка, прессование полученной шихты осуществляют при давлении 250-270 МПа, а спекание проводят при температуре 890-910°С в течение не менее 60 минут.Closest to the claimed is a method for producing powder antifriction materials based on copper, including the preparation of a mixture containing copper powders and containing bronze material, its pressing and sintering in a protective medium, in which, unlike the known material, it is introduced into the charge as a bronze containing material bronze-graphite powder with a particle size of not more than 250 microns obtained by grinding spent bronze-graphite bearings, while spent bronze-graphite is used as such material The bearings, copper powder is introduced into the batch in an amount of 11-12% of the total bronzografitovogo powder, compressing the resulting blend is carried out at a pressure of 250-270 MPa and sintering at a temperature of 890-910 ° C for at least 60 minutes.
Недостатком известного способа является невозможность его применения для получения заявляемого антифрикционного материала.The disadvantage of this method is the impossibility of its application to obtain the inventive antifriction material.
Заявляемые в качестве изобретений антифрикционный материал и способ его получения направлены на повышение триботехнических свойств контактирующих поверхностей за счет уменьшения коэффициента трения.Declared as inventions, the antifriction material and the method for its preparation are aimed at increasing the tribological properties of the contacting surfaces by reducing the coefficient of friction.
Указанный результат достигается тем, что антифрикционный материал содержит смесь металлических порошков следующего состава (мас.%):The specified result is achieved in that the antifriction material contains a mixture of metal powders of the following composition (wt.%):
и порошковый серпентин с общей формулой Mg3Si2O5(OH)4 при следующем соотношении компонентов (мас.%):and powdered serpentine with the General formula Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 in the following ratio of components (wt.%):
Указанный результат достигается тем, что способ приготовления антифрикционного материала включает смешивание порошков олова размером менее 45,0 мкм в количестве 18,0-22,0 мас.%, серпентина размером менее 10,0 мкм в количестве 5,0-30,0 мас.% и алюминий размером менее 20,0 мкм в количестве - остальное, прессование при давлении 500,0-800,0 МПа и последующее спекание компонентов на воздухе при температуре 135-200°С в течение 3-5 ч.The specified result is achieved by the fact that the method of preparing antifriction material involves mixing tin powders with a size of less than 45.0 microns in the amount of 18.0-22.0 wt.%, Serpentine with a size of less than 10.0 microns in the amount of 5.0-30.0 .% and aluminum with a size of less than 20.0 microns in quantity - the rest, pressing at a pressure of 500.0-800.0 MPa and subsequent sintering of the components in air at a temperature of 135-200 ° C for 3-5 hours
Заявляемый антифрикционный материал на основе алюминия с приведенным выше составом позволяет существенно повысить трибологические свойства контактного слоя за счет снижения коэффициента трения.The inventive antifriction material based on aluminum with the above composition can significantly increase the tribological properties of the contact layer by reducing the coefficient of friction.
Введение в материал серпентина менее 5% приводит к тому, что готовый материал не обеспечивает высокие трибологические свойства, в результате чего повышается коэффициент трения.The introduction of less than 5% serpentine into the material leads to the fact that the finished material does not provide high tribological properties, as a result of which the friction coefficient increases.
Введение в материал серпентина более 30% приводит к тому, что возрастает пористость компактного материала. Прочность прессовки крайне низкая, она не выдерживает механического воздействия, что делает процесс нанесения антифрикционного покрытия нетехнологичным. В процессе контактного взаимодействия начинается интенсивный абразивный износ контртела с образованием частиц износа.The introduction of more than 30% serpentine into the material leads to an increase in the porosity of the compact material. The compressive strength is extremely low, it does not withstand mechanical stress, which makes the process of applying an antifriction coating non-technological. In the process of contact interaction, intensive abrasive wear of the counterbody begins with the formation of wear particles.
При содержании олова более 22% снижается теплопроводность материала, повышается его вес, возрастает стоимость. Увеличивается вероятность образования налипов на контактной поверхности, что приводит к задиру контактного слоя.When the tin content is more than 22%, the thermal conductivity of the material decreases, its weight increases, and the cost increases. The likelihood of buildup on the contact surface increases, which leads to scuffing of the contact layer.
При содержании олова менее 18% ухудшаются антифрикционные свойства поверхностного слоя в условиях граничного трения, увеличивается коэффициент трения, что приводит к задиру.When the tin content is less than 18%, the antifriction properties of the surface layer deteriorate under conditions of boundary friction, the coefficient of friction increases, which leads to scoring.
Предлагаемый способ получения антифрикционного материала предусматривает его компактирование в виде прутка, который служит электродом для процесса электроискрового легирования контактной поверхности. Получение качественного электрода предусматривает его однородный химический состав по всему объему, определенный размер зерна (фракции), плотность и механическую прочность для крепления в зажимах установки и воздействия избыточного давления со стороны электрического разряда. Получение надежного и качественного антифрикционного покрытия предусматривает использование соответствующих электродов, которые можно получить только предлагаемым способом.The proposed method for producing antifriction material provides for its compaction in the form of a rod, which serves as an electrode for the process of electrospark alloying of the contact surface. Obtaining a high-quality electrode provides its homogeneous chemical composition throughout the volume, a certain grain size (fraction), density and mechanical strength for fastening in the clamps of the installation and the effect of excessive pressure from the electric discharge. Obtaining a reliable and high-quality anti-friction coating involves the use of appropriate electrodes, which can only be obtained by the proposed method.
Использование в способе приготовления компактного антифрикционного материала порошков с размерами частиц больше указанных приводит к повышению шероховатости исходной поверхности и снижению триботехнических характеристик контактной поверхности.The use of powders with particle sizes larger than those specified in the method for preparing a compact antifriction material leads to an increase in the roughness of the initial surface and a decrease in the tribological characteristics of the contact surface.
При прессовании антифрикционного материала давление менее 500,0 МПа приводит к некачественной заготовке, которая проявляется в повышенной пористости и низкой механической прочности.When pressing antifriction material, a pressure of less than 500.0 MPa leads to a poor-quality workpiece, which manifests itself in increased porosity and low mechanical strength.
При прессовании антифрикционного материала при давлении более 800,0 МПа происходит растрескивание прессованного изделия из-за возникающих напряжений.When pressing anti-friction material at a pressure of more than 800.0 MPa, cracking of the pressed product occurs due to stresses.
При спекании ниже температуры 135°С в указанном временном интервале процессы твердофазного спекания протекают крайне медленно и не дают получения качественного изделия.When sintering below a temperature of 135 ° C in the indicated time interval, the processes of solid phase sintering proceed extremely slowly and do not produce a high-quality product.
При спекании прессованной заготовки с температурой выше указанного температурного интервала возможен процесс локального оплавления оловянистой фазы (232°С) и ее вытекания из алюминиевой матрицы, кроме того, начинают инициироваться процессы окисления алюминиевого порошка и потери антифрикционных свойств.When sintering a pressed billet with a temperature above the specified temperature range, a local process of melting of the tin phase (232 ° C) and its leakage from the aluminum matrix is possible, in addition, the oxidation of aluminum powder and the loss of antifriction properties begin to be initiated.
Сущность заявляемых изобретений поясняется примерами их реализации.The essence of the claimed invention is illustrated by examples of their implementation.
Пример. Антифрикционный материал в виде прутка изготавливается следующим образом. Порошок алюминия АСД 4 с размером <20,0 мкм, порошок олова ПО 1 с размером <45,0 мкм и порошок серпентина с размером <10,0 мкм в соотношениях (см. таблицу 1) смешивали в шаровой мельнице. Готовую смесь засыпали в пресс-форму. Материал получали на гидравлическом прессе с усилием 50 т при давлении прессования 500-800,0 МПа в виде прутка, размер которого составлял 6,5×6,0×42,8 мм. После прессования полученный пруток подвергали твердофазному спеканию при температуре 135-200°С в течение 3-5 часов. В результате получался электрод с нормальной плотностью и механической прочностью, достаточной для его использования при электроискровом легировании. Покрытия из антифрикционного материала на поверхность трения наносили на установке для электроискрового легирования «Эли-трон-22 А». Испытания проводились на трибометре «Т-05» по схеме «вал - частичный вкладыш». Кольца (контробразцы) диаметром 35 мм были выполнены из Ст.ШХ15, частичные вкладыши (образцы) были выполнены из Ст.45, на трущуюся поверхность которых наносились антифрикционные покрытия. В качестве смазочной среды использовалось масло МС20. Скорость скольжения составляла 0.7 м/с. Нормальная нагрузка на приработочном этапе ступенчато нарастала начиная от 150 Н и заканчивая 1200 Н (для ресурсных испытаний). На этапе приработки было 5 ступеней нагрузок: 150 Н, 600 Н, 900 Н, 1050 Н и 1200 Н, общее время приработки 2 часа. После приработки пара трения продолжала свою работу с той же нагрузкой 1200 Н, до достижения режима стационарного трения (4-5 часов). В процессе проведения эксперимента прибором велась непрерывная запись силы трения, температуры смазочной среды (70-80°С) и сближения образца с контробразцом. Коэффициент трения вычислялся как отношение силы трения к нормальной нагрузке. Для каждого примера использовались три образца.Example. Antifriction material in the form of a rod is made as follows. Aluminum powder ASD 4 with a size of <20.0 μm, tin powder of PO 1 with a size of <45.0 μm and serpentine powder with a size of <10.0 μm in ratios (see table 1) were mixed in a ball mill. The finished mixture was poured into the mold. The material was obtained on a hydraulic press with a force of 50 tons at a pressing pressure of 500-800.0 MPa in the form of a rod, the size of which was 6.5 × 6.0 × 42.8 mm. After pressing, the obtained rod was subjected to solid-phase sintering at a temperature of 135-200 ° C for 3-5 hours. The result was an electrode with a normal density and mechanical strength sufficient for its use in electrospark alloying. Coatings of antifriction material on the friction surface were applied on the installation for electrospark alloying "Elitron-22 A". The tests were carried out on a T-05 tribometer according to the “shaft - partial insert” scheme. Rings (counter-samples) with a diameter of 35 mm were made of St. ShKh15, partial inserts (samples) were made of St. 45, on the rubbing surface of which anti-friction coatings were applied. As a lubricating medium, MC20 oil was used. The sliding velocity was 0.7 m / s. The normal load at the running-in stage gradually increased starting from 150 N and ending with 1200 N (for life tests). At the run-in stage, there were 5 load levels: 150 N, 600 N, 900 N, 1050 N and 1200 N, the total running-in time was 2 hours. After running in, the friction pair continued its work with the same load of 1200 N, until the stationary friction regime was reached (4-5 hours). During the experiment, the device continuously recorded the friction force, temperature of the lubricating medium (70-80 ° C) and the approximation of the sample with the counter-sample. The friction coefficient was calculated as the ratio of the friction force to the normal load. For each example, three samples were used.
Результаты экспериментов по испытанию предлагаемого антифрикционного материала и способ получения электрода сведены в таблицы. В таблице 1 представлены данные, показывающие зависимость антифрикционных свойств (коэффициента трения) от состава контактной поверхности вкладышей.The results of the experiments to test the proposed antifriction material and the method for producing the electrode are summarized in tables. Table 1 presents data showing the dependence of the antifriction properties (friction coefficient) on the composition of the contact surface of the liners.
В примере №1 при отсутствии серпентина в материале происходило интенсивное истирание антифрикционной поверхности, что приводило к повышенному износу, повышению температуры в области контакта и коэффициенту трения.In example No. 1, in the absence of serpentine in the material, intensive abrasion of the antifriction surface occurred, which led to increased wear, an increase in temperature in the contact area and a friction coefficient.
В примере №2 при повышенном содержании серпентина в материале на контактной поверхности происходило чрезмерное образование керамических частиц, что вызывало повышенный абразивный износ антифрикционного покрытия.In example No. 2, with an increased serpentine content in the material on the contact surface, excessive formation of ceramic particles occurred, which caused increased abrasive wear of the antifriction coating.
Для примеров №3 и №4 при ресурсных испытаниях на всех трех образцах для каждого случая происходило образование задира, которое приводило к скачкообразному увеличению коэффициента трения, Для образцов примера №3 значение f изменялось от 0,075 до 0,095, а для образцов примера №4 от 0,080 до 0,12.For examples No. 3 and No. 4 during life tests on all three samples for each case a seizure occurred, which led to an abrupt increase in the coefficient of friction. For samples of example No. 3, the value of f varied from 0.075 to 0.095, and for samples of example No. 4 from 0.080 to 0.12.
Результаты реализации предлагаемого способа представлены в таблице 2.The results of the implementation of the proposed method are presented in table 2.
Для примеров №1, 2, 3 материал имел очень небольшую механическую прочность сразу после прессования и рассыпался. Такое же явление происходило при твердофазном спекании.For examples No. 1, 2, 3, the material had very little mechanical strength immediately after pressing and crumbled. The same phenomenon occurred during solid phase sintering.
Для примера №4 давления при прессовании порошков не хватало для получения заданной геометрии, что приводило к скалыванию и разломам поверхности электрода. При спекании происходило окисление порошков алюминия и олова, что делало процесс электроискрового легирования не целесообразным.For example No. 4, the pressure during pressing of the powders was not enough to obtain the desired geometry, which led to chipping and fracture of the electrode surface. During sintering, the oxidation of aluminum and tin powders occurred, which made the process of electrospark alloying inappropriate.
В примерах №5, 6 и 7 использованы параметры заявляемого способа: интервалы давления при прессовании, температуры и время при спекании и размеры фракций. Использование таких режимов приводит к получению компактного, плотного и механически прочного электрода для нанесения антифрикционного покрытия.In examples No. 5, 6 and 7, the parameters of the proposed method were used: pressure intervals during pressing, temperature and time during sintering, and size of fractions. The use of such modes leads to a compact, dense and mechanically strong electrode for applying an antifriction coating.
Для примеров №8, 9, 10 и 11 при запредельных давлениях происходило растрескивание заготовки из-за возникающих напряжений. Для примеров №8 и 9 при спекании начиналось частичное выплавление оловянистой фазы в связи с неоднородным температурным градиентом. В примере №11 после увеличения времени твердофазного спекания произошло значительное окисление частиц оловянного и алюминиевого порошка, что при дальнейшем использовании привело к потере антифрикционных свойств материала.For examples No. 8, 9, 10, and 11, the workpiece cracked due to stresses at exorbitant pressures. For examples No. 8 and 9, during sintering, a partial melting of the tin phase began due to an inhomogeneous temperature gradient. In example No. 11, after an increase in the time of solid-phase sintering, a significant oxidation of tin and aluminum powder particles occurred, which with further use led to a loss of antifriction properties of the material.
Как установлено, использование порошков с более крупными фракциями приводит к повышению шероховатости готового антифрикционного покрытия с показателями Ra 1,5-3,0 мкм и значительному повышению коэффициента трения до значений 0,09-0,10.It was found that the use of powders with larger fractions leads to an increase in the roughness of the finished anti-friction coating with R a values of 1.5-3.0 μm and a significant increase in the friction coefficient to 0.09-0.10.
Claims (2)
и порошкового серпентина с общей формулой Mg3Si2O5(OH)4 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
and powder serpentine with the General formula Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 in the following ratio, wt.%:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011140013/02A RU2470082C1 (en) | 2011-10-03 | 2011-10-03 | Antifriction material and method of its production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011140013/02A RU2470082C1 (en) | 2011-10-03 | 2011-10-03 | Antifriction material and method of its production |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2470082C1 true RU2470082C1 (en) | 2012-12-20 |
Family
ID=49256537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011140013/02A RU2470082C1 (en) | 2011-10-03 | 2011-10-03 | Antifriction material and method of its production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2470082C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2542154C1 (en) * | 2013-09-05 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный индустриальный университет" | Antifriction alloy based on aluminium, and method for its production |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62235455A (en) * | 1986-04-04 | 1987-10-15 | Nissan Motor Co Ltd | Aluminum bearing alloy and its production |
| RU2064615C1 (en) * | 1992-03-26 | 1996-07-27 | Всероссийский теплотехнический научно-исследовательский институт | Method of manufacturing bearing insert |
| EP1685265B1 (en) * | 2003-11-21 | 2007-10-17 | KS Gleitlager GmbH | Plain bearing composite material comprising a sputtered bearing coating |
| RU2359051C2 (en) * | 2007-06-04 | 2009-06-20 | Институт физики прочности и материаловедения Сибирское отделение Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Charge for antifriction composite material on basis of aluminium and sintered antifriction composite material on basis of aluminium, received with its application |
| CN102134661A (en) * | 2011-04-12 | 2011-07-27 | 华南理工大学 | Method for manufacturing multi-scale structure aluminum/stannum-based bearing alloy |
-
2011
- 2011-10-03 RU RU2011140013/02A patent/RU2470082C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62235455A (en) * | 1986-04-04 | 1987-10-15 | Nissan Motor Co Ltd | Aluminum bearing alloy and its production |
| RU2064615C1 (en) * | 1992-03-26 | 1996-07-27 | Всероссийский теплотехнический научно-исследовательский институт | Method of manufacturing bearing insert |
| EP1685265B1 (en) * | 2003-11-21 | 2007-10-17 | KS Gleitlager GmbH | Plain bearing composite material comprising a sputtered bearing coating |
| RU2359051C2 (en) * | 2007-06-04 | 2009-06-20 | Институт физики прочности и материаловедения Сибирское отделение Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Charge for antifriction composite material on basis of aluminium and sintered antifriction composite material on basis of aluminium, received with its application |
| CN102134661A (en) * | 2011-04-12 | 2011-07-27 | 华南理工大学 | Method for manufacturing multi-scale structure aluminum/stannum-based bearing alloy |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2542154C1 (en) * | 2013-09-05 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный индустриальный университет" | Antifriction alloy based on aluminium, and method for its production |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Dev et al. | Material selection for automotive piston component using entropy-VIKOR method | |
| Narayanasamy et al. | Tensile, compressive and wear behaviour of self-lubricating sintered magnesium based composites | |
| KR960008727B1 (en) | Sintered metal parts and their production method | |
| EP2647858A2 (en) | Sintered bearing and preparation method thereof | |
| JP2010077474A (en) | Iron-based sintered bearing, and method for manufacturing the same | |
| MX2011006761A (en) | A method of producing a diffusion alloyed iron or iron-based powder, a diffusion alloyed powder, a composition including the diffusion alloyed powder, and a compacted and sintered part produced from the composition. | |
| CN101370950A (en) | Copper base sintered slide member | |
| WO2005102566A1 (en) | Method for making compacted products and iron-based powder comprising lubricant | |
| US6837915B2 (en) | High density, metal-based materials having low coefficients of friction and wear rates | |
| RU2470082C1 (en) | Antifriction material and method of its production | |
| Karamış et al. | Friction and wear behaviors of reciprocatingly extruded Al–SiC composite | |
| CN103909258A (en) | Gear pump bearing material using kerosene as medium and production method thereof | |
| RU2329121C2 (en) | Powder on iron basis | |
| Rusin et al. | Improving the tribological properties of self-lubricating Al-Sn alloys by their severe plastic processing | |
| RU2285582C1 (en) | Antifriction copper-base powder materials production method | |
| CN111304491B (en) | Copper-based self-lubricating composite material capable of being used at room temperature to 500 ℃ and preparation method and application thereof | |
| Eksi et al. | Tensile and fatigue properties of cold and warm compacted Alumix 431 alloy | |
| CN113894280A (en) | Powder metallurgy material | |
| CN111360244B (en) | Bearing alloy blank, bearing alloy, bearing material, and preparation method and application thereof | |
| RU2378404C2 (en) | Method of receiving of antifriction powder material on basis of copper | |
| JP7266269B2 (en) | Mg-based sintered composite material, manufacturing method thereof, and sliding member | |
| RU2396144C2 (en) | Composition of anti-friction powder materials on base of copper | |
| CN106399764B (en) | Powder metallurgy aluminium-silicon-serpentine Antifriction Composites and preparation method thereof | |
| CN114908271B (en) | High-temperature-resistant copper alloy-based solid lubricating composite material and preparation method thereof | |
| RU2789324C1 (en) | Wear-resistant antifriction material based on a two-phase al-sn alloy alloyed with iron, and a method for its production |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151004 |