Обзор антифрикционных материалов, применяемых в прессах и прокатных станах
Антифрикционными называют материалы, обладающие низким коэффициентом трения или материалы, способные уменьшить коэффициент трения других материалов. В большинстве случаев в прессах и прокатных станах в качестве антифрикционных материалов применят преимущественно бронзы.
Бронзы — это медные сплавы. Чтобы получить бронзы, медь соединяют с марганцем, железом, оловом, алюминием, бериллием, хромом и др. металлами. Цинк, который входит в состав бронзы, не превышает по содержанию остальные элементы. Медно-цинковые сплавы, в которых цинк основной или единственный легирующий элемент составляют класс латуней. Бронзы прочнее латуни и имеют лучшие антифрикционные свойства и стойкость к коррозии. Бронзы стойкие в растворах органических кислот, углекислых растворах. Сплавы меди с никелем составляют отдельный класс медных сплавов. Наименование бронзы получают по легирующим элементам.
Бронзы разделены на две группы. Одну группу образуют сплавы, легированные оловом — оловянные бронзы, а другую составляют медные сплавы без олова — безоловянные (специальные) бронзы: алюминиевые, бериллиевые, кремнистые, марганцевые. В особую группу собраны низколегированные и микролегированные бронзы высокой тепло- и электропроводности: хромовые БрХ, циркониевая, теллуровая и другие.
По технологии обработки и получения полуфабрикатов бронзы делят на деформируемые и литейные. Деформируемые бронзы поддаются обработке давлением: ковка, выдавливание, прессование, штамповка. Из литейных бронз изготавливают фасонные отливки.
|
|
|
Влияние легирующих элементов на свойства бронзовых сплавов
В состав бронз входят олово, марганец, никель, кремний, алюминий, железо, свинец, бериллий, фосфор, хром, цирконий. Бронзы, в которых легирующие элементы входят в твердый раствор, упрочняют деформационным наклепом. Низкотемпературный отжиг (250—300°С) после наклепа повышает их упругие свойства. Бронзы, содержащие бериллий, хром, цирконий и некоторые другие элементы с переменной их растворимостью в α-твердом растворе, упрочняют дисперсионным твердением. К этому типу принадлежит, например, бронза марки БрАЖН10-4-4.
Олово, алюминий, никель и кремний повышают прочностные и упругие свойства, коррозионную стойкость бронз. Для улучшения антифрикционнх свойств в сплавы добавляют свинец, фосфор, цинк.
Железо и никель сильно уменьшают зерно и увеличтвают температуру рекристаллизации бронз. Марганец и кремний повышают их жаростойкость. Бериллий, хром и цирконий повышают прочностные свойства сплавов после закалки и старения, но немного снижают их электропроводность. Бериллий, хром и цирконий значительно повышают жаропрочность бронз. Большинство бронз, кроме алюминиевых, хорошо свариваются и паяются твердыми и мягкими припоями.
|
|
|
Безоловянные бронзы по механическим и технологическим свойствам не уступают, а по некоторым превосходят оловянные бронзы. Они применяются в машиностроении и других отраслях промышленности. Из бронзы изготовливают арматуру, шестерени, подшипники, втулки, и другие ответственные детали и узлы механизмов и аппаратов.
Свойства бронз зависят от легирующих элементов и их концентрации. На рис. 2 приведены графики зависимости характеристик свойств алюминиевых бронз от их состава.
Рисунок 2 – Зависимость характеристик механических свойств деформированных алюминиевых бронз от состава
Бериллиевая бронза — самый прочный медный сплав. По твердости и упругим свойствам при обычных условиях она превосходит высококачественные стали. Хромовые, теллуровые, кадмиевые бронзы относятся к малолегированным медным сплавам. Небольшие добавки в медь до 1% легирующего компонента повышают механическую прочность и теплостойкость медного сплава и незначительно снижают теплопроводность и электропроводность чистой меди.
|
|
|
В промышленном производстве применяют плоский (листы, ленты, полосы) и круглый (прутки, втулки, трубы) прокат из бронз. Плоский прокат поставляют в мягком (отожженном или закаленном), полутвердом (обжатие 10–30%), твердом (обжатие 30–50%) и особо твердом (обжатие более 60%) состоянии.
[3]
Бериллиевые бронзы
Рисунок 3 – Диаграмма состояния системы Cu-Be
Бериллиевые бронзы - это сплавы меди с бериллием. Они применяются в промышленности для изготовления упругих элементов ответственного назначения (плоских и витых пружин, упругих элементов в виде гофрированных мембран, токопроводящих упругих деталей электрооборудования, пружинящих деталей электронных приборов и устройств и т.д.). Их отличают высокие: прочностные свойства, предел упругости и релаксационная стойкость, электро- и теплопроводность, сопротивление коррозии и коррозионной усталости. Они не магнитны, не дают искры при ударе, технологичны, т.е. хорошо штампуются, свариваются. Бериллиевые бронзы мало склонны к хладоломкости и могут работать в интервале температур от -200°С до +250°С. К недостаткам этих сплавов относятся высокая стоимость и дефицитность бериллия, а также его токсичность.
Рисунок 4 – Влияние содержания бериллия на механические свойства медных сплавов после закалки с 780˚С (1) и старении при 300˚С (2)
|
|
|
Оптимальными свойствами обладают сплавы, содержащие около 2—2,5 % Be. При дальнейшем увеличении содержания бериллия прочностные свойства повышаются незначительно, а пластичность становиться чрезмерно малой.
Согласно диаграмме состояния Cu-Be, в равновесии с α-твердым раствором бериллия в меди в твердом состоянии могут находиться фазы β и γ. Равновесная γ(CuBe)-фаза – твердый раствор на основе соединения CuBe – имеет упорядоченную ОЦК решетку. Такую же решетку, но неупорядоченную имеет β-фаза. Фаза β устойчива только до температуры 578°С, при которой она претерпевает эвтектоидный распад β → α+γ (CuBe).
Бериллиевые бронзы широко применяются за рубежом в промышленно развитых странах. Из них изготовляют плиты, листы, ленты, горячепрессованные прутки, сварные и бесшовные трубы, прессованные профили и другие полуфабрикаты. Для улучшения свойств бериллиевые бронзы дополнительно легируют небольшими добавками металлов VIII группы - кобальтом, никелем и железом. В марочном составе обычно оценивают суммарное содержание этих металлов.
Лучшими антифрикционными свойствами обладают следующие марки бериллиевых бронз: БрБ2, БрБНТ1,7, БрБНТ1,9.
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 97; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!