Способ уменьшения коэффициента трения в циклически нагруженных сопряжениях Советский патент 1987 года по МПК F16N15/00 

11

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в соединениях, работающих в условиях фреттинг-усталости (защемленные и циклически нагруженные детали,-циклически нагруженные соединения типа вал - Втулка и т.п.).

Целью изобретения является повышение фреттинг-усталостной долговечности сопряжений, что достигается устранением возможности разупрочнения контактируемой поверхности охватываемой детали водородом. Электролитическое наводороживание проводят в 1 н. растворе серной кислоты при плотности тока 3-5 А/дм в течение 3-5 ч.

При электролитическом наводорожи- вании водород в ионном состоянии адсорбируется и диффундирует вглубь металла под действием электрического поля. Адсорбированный водород в значительной степени снижает поверхностное натяжение и удельную поверхностную энергию металла. При содержании водорода в железе порядка (О,1-Д) х . X 10 м /кг его поверхностное натяжение и удельная поверхностная энергия снижаются примерно от 1600 х 10 Дж/м до 600 10- Дж/м Ч

Выдержка охватывающей детали на воздухе при нормальных условиях нужна для того, чтобы произошла естественная десорбция не связанного с металлом водорода. При сопряжении охватывающей и охватываемой детали сразу после наводороживания не связанный с металлом водород, десорбируясь с поверхности охватывающей детали, диффундирует в приповерхностные слои охватываемой детали, также понижая ее удельную поверхностную энергию. Поскольку циклические нагрузки, передаваемые при фреттинг-усталости, приходятся на охватываемую деталь, ее усталостная прочность под действием водорода существенно снижается. При выдержке охватывающей детали на воздухе при нормальных условиях менее 48 ч естественная десорбция не связанного с металлом водорода может произойти не полностью. Выдержка охватывающей детали на воздухе свьше 50 ч связана с существенными временными затратами.

Электролитическое наводороживание При плотности тока ниже 3 А/дм2 приводит к значительному увеличению вре5

1R12

мени наводороживания. Наводороживание при плотности тока выше 5 А/дм может привести к нежелательному за-- кипанию электролита. Наводороживание

5 менее 3 ч не достаточно для удовлетворительного насыщения поверхности охватывающей детали водородом. Наводороживание более 5 ч может привести к перенасыщению водорода, что приво0 дит к появлению микротрещин на поверхности металла.

Пример,. Проводят электролитическое наводороживание контробраз- цов (охватывающих деталей) из стали

5 65Г в 1 н. растворе серной кислоты в течение 5 ч при плотности тока 4 А/дм, Состав стали 65Г, %: углерода 0,65; марганца 0,90; кремния 0,17, остальное железо. После электролиза контр0 образцы помещают в воду, где наблюдается выделение с их поверхности водородных пузырьков. После этого для получения сравнительных данных контробразцы разделяют на две группы. Первую группу сразу после наводороживания испытывают в контакте с образцами на фреттинг-усталостную долговечность, вторую группу помещают в вытяжной Бжаф для естественной

десорбции не связанного с металлом водородаi По истечении 48 ч выделение водородных пузырьков с поверхности контрОбразцов, помещенных в воду, не наблюдается.

35

После естественной десорбции водорода контробразцы с образцами также испытывают на фреттинг-усталостную долговечность. При этом плоский разец (90x3x10) консольно защемляют . между двумя неподвижными плоскими контробразцами (10x3x25) и подвергают циклическому нагружению с частотой 12 1/с. Материал образцов и контр4 образцов - сталь 65Г. Контактное давление в защемленной части на протяжении всех экспериментов поддерживают постоянным, оно составляет 24 МПа. Поражения от фреттинг-коррозии обраJQ зовываются в зоне максимальных механических напряжений, в защемленной части консольного образца. Испытания проводят при трех уровнях изгибающих напряжений в образце (260, 320,

2 380 МПа по 3 образца соответственно).

Данные по фреттинг-усталостной долговечности образцов в контакте с наводороженными иненаводороженными контробразцами представленыв таблице.

Средняя фреттинг- усталостная долговечность образцов в млн.циклов при напряжениях изгиба, МПа

260 МПа

320 МПа

380 МПа fO

Ненаводороженные 2,39 0,58 0,29

9,89 1,40

0,49

Наводороженные без выдержки на воздухе

1,49 0,41 О,-16

Как видно из таблицы, фреттинг- усталостная долговечность образцов в контакте с наводороженными и выдержанными на воздухе в течение 48 ч контробразцами в среднем увеличиваетРедактор Э.Слиган

Составитель В.Гришков

Техред А.Кравчук Корректор А. Ворович

Заказ 2200/41 Тираж 640Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35,. Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4

O

5

0

5

ся в 2-3 раза. Вместе с тем, фреттинг- усталостная долговечность образцов, пребывающих в контакте с наводороженными и не выдержанными на воздухе контробразцами, уменьшается по сравнению с ненаводороженными контробразцами. I Формула изобретения

1, Способ уменьшения коэффициента трения в циклически нагруженных сопряжениях, включающий насыщение водородом зоны контакта охватывающей ненарруженной и охватываемой нагруженной деталей, отличающий- с я тем, что, с целью повьшгения фреттинг-усталостной долговечности сопряжения, перед сборкой электролитически наводораживают только контактирующую поверхность охватывающей детали и выдерживают ее после электролиза на воздухе при нормальных условиях в течение 48-50 ч.

2г Способ по П.1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что наводороживание проводят в .1 н. растворе серной кислоты при плотности тока 3-5 А/дм в течение 3-5 ч.

Изобретение относится к способам защиты деталей машин от воздействия коррозии, в частности фреттинг- коррозии, и позволяет повысить фрет- тинг-усталостную долговечность сопряжения. Перед сборкой сопряжений, ра ботающих в условиях фреттинг-уста- лости, производят наводороживание контактирующих поверхностей только охватывающих и циклически не нагруженных деталей. Вьщерживают наводоро- женные детали на воздухе при нормальных условиях в течение 48-50 ч для прохождения естественной десорбции не связанного с металлом водорода. Наводороживание проводят электролитически в 1 и. растворе серной кислоты при плотности тока 3-5 А/дм в течение 3-5 ч. В результате наводо- роживания поверхностная энергия контактирующей поверхности охватывающей детали существенно понижается, что способствует уменьшению коэффициента трения в сопряжениях и повышает их фреттинг-усталостную долговечность. 1 3. п. ф-ль:. 1 табл. о (Р (Л со 4 00