Узел трения скольжения Советский патент 1992 года по МПК F16C33/12 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в сопряженных деталях машин,

Наиболее близким техническим решением является узел трения скольжения, содержащий два стальных элемента, один из которых выполнен с поверхностным слоем из карбонитридного подслоя и пористого с глубиной микропор 2-5 мкм окисленного слоя с толщиной 0,5-1 мм с сульфидами железа в порах и на поверхности, а ответный стальной элемент выполнен термоупрочненным с твердостью,равной 660-650 кг/мм .

Известный узел трения обладает недостаточной износостойкостью и долговечностью, т.к. мягкие составляющие в виде сульфидов железа, снижающие коэффициент трения и повышающие износостойкость, находятся лишь в тонком поверхностном слое 0,5-1 мм, который быстро срабатывается в период эксплуатации,

лишая трущиеся поверхности противозадирных и смазывающих свойств

Цель изобретения - повышение износостойкости и долговечности узла путем обеспечения регенерации противозадирных и смазывающих свойств трущихся поверхностей.

Это достигается тем, что в узле трения скольжения, состоящем из двух стальных элементов, рабочая поверхность одного из которых выполнена с микропорами и содержит сульфиды металлических ингредиентов а ответный элемент выполнен термоупрочненным, оба элемента целиком выполнены из спеченного порошкового материала с микропорами, причем объемная пористость каждого из элементов составляет 10-15% Термоупрочненный элемент может быть выполнен с твердостью,равной 280-480 НВ.

Между трущимися поверхностями узла создается тонкая промежуточная пленка обеспечивающая противозадирные и смазывающие свойства этих поверхностей и О СЛ

$

о

прерывно регенерирующаяся в процессе эксплуатации благодаря сульфидам, расположенным по всему сечению элемента, и аккумулированной в порах обоих элементов смазке, т.к. уносящиеся при эксплуата- ции с трущейся поверхности сульфиды восполняются новыми, диффундирующими к поверхности из тела элемента за счет выравнивания концентрационного градиента,

Выбранная пористость элементов объясняется следующими соображениями.

При пористости элементов более 15% падают прочностные характеристики материалов и снижается надежность работы уз- ла. Общая пористость менее 10% приводит к снижению открытой пористости и уменьшению количества аккумулированной смазки, что приводит к росту коэффициента трения и снижению износостойкости.

При твердости термоупрочненного элемента ниже 280 НВ износостойкость слоя уменьшается. Увеличение твердости практически не влияет на работоспособность и долговечность узла, но твердость выше 480 НВ может привести к охрупчиванию материала элементов в связи с наличием в структуре твердых и хрупких карбонитридов.

Пример. Узел трения скольжения состоит из двух элементов - неподвижного и подвижного.

Неподвижный элемент выполнен из железного порошка с добавкой 0,5% графита, 2% меди и 3% дисульфида молибдена.Элемент прессовался с пористостью 10-15% и спекался при температуре 1120-1140°С в защитной атмосфере. При спекании дисульфид молибдена разлагается, образуя сульфиды железа и меди, при этом молибден диффундирует в матрицу и упрочняет мате- риал,

Ответный элемент - подвижный - выполнен из железного порошка с добавками 0,5% графита и 2% меди. Прессовался с пористостью 10-15% и спекался при темпе- ратуре 1120-1140°С в защитной атмосфере. После спекания подвергался газовой нитро- цементации при температуре 850°С в атмосфере эндогаза с добавкой аммиака с последующей закалкой в масле и отпуском при температуре 200°С. При закалке масло

аккумулируется в порах элемента, Микроструктура поверхностного слоя - мартенсит с остаточным аустенитом, твердость 280- 480 НВ.

Для сравнения опробованы узлы трения из материалов отличного химического состава, по сравнению с вышеописанным, изготовленные по тому же режиму.

В частности, опробован узел, у которого неподвижный элемент изготовлен из железного порошка, содержащего 3% меди, 0,5% графита и 0,4% серы, а подвижный - из порошка железа с 0,5% графита, а также узел, у которого неподвижный элемент выполнен из железного порошка с добавлением 3% меди, 0,5% графита, 1% молибдена и 0,4% серы, а подвижный - из железного порошка с добавлением 2% меди.

Данные об испытаниях приведены в таблице.

Физико-химические испытания проводились по общепринятым методикам, а именно: износостойкость оценивалась по суммарному изменению веса, при этом испытания проведены в условиях полусухого трения (смазка подается периодически).

Результаты испытаний показали, что у предлагаемого узла трения скольжения износостойкость возросла в 2 раза при одновременном повышении долговечности

Формула изобретения

1.Узел трения скольжения, состоящий из двух стальных элементов, рабочая поверхность одного из которых выполнена с микропорами и содержит сульфиды металлических ингредиентов, а ответный элемент выполнен термоупрочненным, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости и долговечности узла путем обеспечения регенерации противоза- дирных и смазывающих свойств трущихся поверхностей, оба элемента целиком выполнены из спеченного порошкового материала с микропорами, причем объемная пористость каждого из элементов составляет 10...15%.

2.Узел трения скольжения по п. 1, о т- л ича ю щийсятем, чтотермоупрочненный ответный элемент выполнен с твердостью, равной 280...480 НВ.

Прототип

Ст 45

Железо + 2% меди + + С,5% графита + 3% дисульфидамолибдена

20-25

650-660

65-70

Ст 20,порис- В слое тыи слой с сульфидами

Железо + 2%ме- 20-25

ди + 0,5%

графита

7200,055 0,08-0,09

100-1600,060 0,09

ел

Использование: опоры скольжения. Сущность изобретения: узел трения скольжения содержит два стальных элемента, выполненных из спеченного порошкового материала с микропорами, Объемная пористость каждого из элементов составляет 10...15%. Поверхность одного из элементов содержит сульфиды металлических ингредиентов, а ответный элемент выполнен термоупрочненным Твердость термоупрочненного элемента равна 280...480 НВ. Обеспечивается регенерация противозадирных и смазывающих свойств трущихся поверхностей элементов 1 з п ф- лы, 1 табл,

.11. .. .к. .и. ,н .и. .ч.

и

10-15

10-15

10-15

20-25

5-10

20-25

Железо +0,5% 10-15

графита

-j

О)

ел ел о о

10-15

280-360

0,030 0,055