Порошковый фрикционный сплав на основе железа Советский патент 1992 года по МПК C22C33/02 C22C38/60 

Изобретение относится к порошковой металлургии-, в частности к порошковым фрикционным сплавам на основе железа для работы в условиях ударного трения, и может быть использовано во фрикционных узлах поглощающих аппаратов автосцепки железнодорожных транспортных средств.

Известен металлокерамический фрикционный сплав на основе железа, содержащий 4-6 мас.% олова, 8-9 мас.% графита, 1,5-3 мас.% дисульфида молибдена, 2-4 мас.% диоксида кремния и остальное железо 1.

Недостатками данного фрикционного сплава являются низкие износостойкость и общая прочность при работе в условиях ударного трения.

Наиболее близким к предлагаемому является порошковый фрикционный сплав на основе железа, содержащий 5 мас.% олова, 2 мас.% дисульфида молибдена, 5 мае % диоксида кремния, 4 мас.% графита, 2 мас.% свинца, остальное железо 2.

Недостатками этого сплава являются низкие износостойкость и стабильность коэффициента трения при работе в условиях ударного трения, в частности, во фрикционных узлах поглощающих аппаратов железнодорожных транспортных средств

Целью изобретения является повышение износостойкости и стабильности коэффициента трения при работе сплава в условиях ударного трения.

Поставленная цель достигается тем, что порошковый фрикционный сплав на основе железа, содержащий олово, дисульфид молибдена, диоксид кремния, графит и свинец, содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Олово4-6

Дисульфид молибдена 1,5-3 Диоксид кремния2-4

Графит3,5-4,5

Свинец1,7-2,5

ЖелезоОстальное

Для изготовления порошкового фрикционного сплава используются порошковые материалы. В режиме ударного трения, характеризуемого малой длительностью процесса (0,03-0,10 с) и высоким удельным

5

И

1

чэ

ю

00

XI

давлением (до 100 МПа), при температурах вспышки на поверхности трения до 870 К компоненты выполняют следующие функции

Железо - порошок серебристого цвета с температурой плавления около 1800 К классов М, ВМ, марок ПМЗ, ПЖ4 по ГОСТ 9849-74, просеянный через сетку 0125 (ГОСТ 6613-53). Железо является основным связующим компонентом и обеспечивает общую прочность порошкового сплава.

Олово - порошок серого цвета с температурой плавления 505 К марок П01, П02 по ГОСТ 9723-73. Олово, благодаря низкой температуре плавления, образует в процес- се ударного трения фрикционный рабочий слой, обеспечивающий положительный градиент механических свойств по глубине и предохраняющий поверхности трения от интенсивного изнашивания. Содержание олова в порошковом фрикционном сплаве менее 4 мас.% приводит к снижению износостойкости и коэффициента трения. Введение в состав сплава более 6 мас.% олова снижает показатель стабильности коэффи- циента трения.

Дисульфид молибдена - порошок черного цвета с температурой плавления 1458 К, соответствующий ТУ48-19-133-75. Дисульфид молибдена служит в процессе тре- ния твердой смазкой, препятствующей молекулярному схватыванию поверхностей, и способствует повышению общей прочности сплава. Содержание в сплаве дисульфида молибдена менее 1,5 мас.% резко уменьшает износостойкость, а при содержании более 3 мас.% не наблюдаются суще- ственные изменения характеристик порошкового фрикционного сплава в процессе ударного трения.

Диоксид кремния используется в виде формовочного кварцевого песка марок 1К, 2К, ЗК с содержанием кремнезема не менее 97% по ГОСТ 2138-58 с температурой плавления около 1980 К, прошедшего сетку 016 и оставшегося на сетке 0063. Диоксид кремния увеличивает коэффициент трения. При введении в сплав менее 2 мас.% диоксида кремния коэффициент трения значительно снижается Введение в сплав более 4 мас.% диоксида кремния приводит к значительному снижению износостойкости и стабильности коэффициента трения.

Графит - порошок черного цвета марки ГЛ-1 (графит кристаллический литейный) с температурой возгонки около 4070 К, прошедший через сетку 02 и оставшийся на сетке 01. Графит имеет сложную структуру и в процессе ударного трения служит твердой смазкой, препятствуя молекулярному о

схватыванию трущихся поверхностей. Содержание в составе металлокерамики графита менее 3,5 мае % приводит, при некотором увеличении износостойкости, к значительному снижению стабильности коэффициента трения. При увеличении количества графита более 4,5 мае % с ростом стабильности значительно уменьшается из-4 носостойкость.

Свинец - порошок темно-серого цвета с температурой плавления 600 К Введение в состав порошкового фрикционного сплава свинца приводит к повышению общей прочности сплава и увеличению износостойкости фрикционного слоя при работе в условиях ударного трения. Введение в сплав свинца менее 1,7 мас.% уменьшает износостойкость и стабильность коэффициента трения, а при введении свинца более 2,5 мас.% вместе с некоторым увеличением стабильности падает средний коэффициент трения.

Указанные свойства компонентов, вводимых в предлагаемый сплав в предлагаемом соотношении, обеспечивают повышение износостойкости и стабильности коэффициента трения при работе в условиях ударного трения.

Пример Для экспериментальной проверки свойств предлагаемого металло- керамического фрикционного сплава подготовили восемь смесей ингредиентов, четыре из которых показали наилучшие результаты (см таблицу)

Сплав готовят перемешиванием исходных порошков, прессованием полученной шихты в стальных пресс-формах при удельном давлении 650 МПа и спеканием в атмос- фере водорода при температуре 1030-Ю50°С под нагрузкой 1,5 МПа в течение 2,5-3 ч. Охлаждение спеченного сплава после выдержки осуществляют в водороде до температуры 100°С под давлением 1,5 МПа,

Исследования фрикционных характеристик сплавов в условиях ударного трения проводились на специальной лабораторной установке (см. Никольский Л.Н., Кеглин Б.Г. Амортизаторы удара подвижного состава. - М.: Машиностроение, 1986, с. 105-107) при начальной скорости трения 3 м/с и удельном давлении 30 МПа. При этом для сплавов определялись: интенсивность износа - отношение весового износа к вызвавшей его энергии ударов; средний коэффициент трения в паре со сталью; стабильность коэффициента трения -- отношение среднего коэффициента трения к максимальному за удар.

В таблице представлены полученные результаты исследований для вариантов сплава с различными конкретными соотношениями ингредиентов в предлагаемых пределах (п.2-5), в количествах, выходящих за пределы, указанные в предлагаемом сплаве (п 1, п.6); данные по аналогу (п.7) и прототипу (п.8).

Результаты испытаний свидетельствуют о том, что при введении в сплав олова, дисульфида молибдена, диоксида кремния, графита и свинца в количествах, меньших предлагаемых нижних пределов (п.1), значительно снижаются износостойкость и ста- бильность коэффициента трения. При увеличении содержания ингредиентов за верхние предлагаемые пределы несколько уменьшаются средний коэффициент трения и стабильность коэффициента трения (п.6).

Предлагаемый порошковый фрикционный сплав по сравнению с известным (п 8) имеет увеличенные износостойкость и стабильность коэффициента трения при работе

в условиях ударного трения, что обеспечивает более высокую надежность и долговечность поглощающих аппаратов автосцепки и уменьшает затраты на ремонт, связанный С заменой содержащих порошковый фрикционный сплав деталей поглощающих аппаратов.

Формула изобретения Порошковый фрикционный сплав на ос- нове железа, содержащий олово, дисульфид молибдена, диоксид кремния, графит и свинец, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости и стабильности коэффициента трения при работе спла- ва в условиях ударного тренгия, он содержит компоненты в следующем соотношении мас.%Олово4-6

Дисульфид молибдена 1,5-3 Диоксид кремния2-4

Графит3,5-4,5

Свинец1,7-2,5

ЖелезоОстальное.

Изобретение Относится к порошковой металлургии, в частности к фрикционным сплавам на основе железа для работы в условиях ударного трения. Сущность изобретения: порошковый фрикционный сплав на основе железа содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: олово 4-6; дисульфид молибдена 1,5-3, диоксид кремния 2-4, графит 3,5-4,5, свинец 1,7-2,5, железо - остальное. 1 табл.