ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Материалы трибосистем из "Трение и модифицирование трибосистем " Надежность и долговечность в значительной степени зависят от свойств материалов и правильности их выбора для заданных условий работы узла трения. При выборе материалов для трибосистемы необходимо учитывать способность их к совместимости. Под совместимостью материалов трибосистем (деталей узлов трения) понимают способность обеспечить оптимальное состояние в заданном диапазоне условий работы по выбранным критериям (9, 10]. Такими критериями могут быть критическая температура, температура перехода в смешанный режим трения, предельная нагрузка переходного режима, предельная нагрузка образования задира, коэффициент нагруженности и т.п. [10]. При хорошей совместимости обеспечиваются невысокие уровни трения, износа и длительная работа трибосистемы без повреждения трущихся поверхностей. [c.10] В процессе эволюции системы к стационарному состоянию она стремится к минимуму производства энтропии dS/dr = min, при достижении которого необратимые процессы внутри системь) осуществляются с меньшей интенсивностью и система работает в режиме наименьшего трения и изнашивания с минимальным расходом энергии на трение. [c.11] Переход трибосистемы из неравновесного термодинамически нелинейного состояния в стационарное равновесное связан с образованием диссипативной поверхностной структуры, происходящим в результате самоорганизации. Для реализации процесса самоорганизации необходимы соответствующие условия. Задача создания таких условий должна решаться при выборе и разработке материалов трибосистем для конкретных условий трения, выборе смазочных материалов, конструкции деталей узлов трения. Так, при разработке полимерных композиционных материалов для металлополимерных трибосистем предложен комплекс требований к составу, структуре и свойствам (табл. 1.1), обеспечивающий минимизацию накопления энтропии в трибосисте-ме [6]. [c.12] Разработка композиционных материалов на основе ПТФЭ и технологии изготовления уплотняюищх элементов пневмо- и гидроаппаратуры с учетом приведенных требований позволила существенно повысить износостойкость и срок службы герметизирующих устройств названной аппаратуры. [c.12] Многообразие конструкций узов трения (трибосистем) и условий их работы в мап)инах и приборах не позволяет рекомендовать какой-то универсальный материал, обеспечивающий высокую надежность различных технических устройств. Основными факторами, которые должны учитываться в первую очередь при выборе материалов, являются нафузочные характеристики (контактное давление, скорость скольжения), заданный технический ресурс (общая продолжительность работы узла трения в часах), температурные условия эксплуатации, условия смазки (наличие и вид смазочного материала), характер окружаюЕцей среды (атмосферный воздух или инертный газ и их влажность, вакуум), требования к моменту (коэффициенту) трения. [c.12] Догюлнительно могут учитываться технические и экономические возможности использования материала, ограничения по массе узла трения, радиационная стойкость материала, особые требования и ограничения по условиям применения трибосистемы, например ограничения по испаряемости материала в вакууме, которая может приводить к загрязнению находяищхся рядом оптических или других систем. [c.12] Для каждого класса характерны определенные виды контактного взаимодействия поверхностей трения для классов 0-VI - упругое взаимодействие (упругое и упруго-пластическое) для классов VII, VIII -пластическое для класса IX - микрорезание. Отсюда следует, что при проектировании узла трения и выборе материала необходимо стремиться к обеспечению упругого взаимодействия поверхностей трения, при котором интенсивность изнашивания значительно меньше, чем при пластическом. [c.13] Следуюп(им важным требованием к материалам деталей узлов трения являются высокие характеристики механических свойств предела прочности (о ), предела упругости (а ), предела текучести (а,.), относительного удлинения и сужения (е, Предел прочности определяет несущую способность узла, а предел упругости и предел текучести характеризуют предельное значение контактных напряжений для упругих деформаций при фрикционном взаимодействии. Относительное удлинение и относительное сужение - это, как известно, показатели пластичности, играюпдие большую роль в механизме фрикционного взаимодействия. [c.13] Материалы деталей узлов трения должны обладать необходимыми теплофизическими свойствами хорошей тепло- и температуропроводностью, достаточно высокой теплоемкостью и стабильными коэффициентами линейного и объемного температурного расширения. Теплофизические свойства обеспечивают отвод и рассеивание тепла, генерируемого в зоне трения, предохраняя детали узлов трения от чрезмерного нагрева, способного вызвать ухудшение механических и триботехнических свойств материалов. [c.14] Естественно, что промышленность не располагает материалами, которые имели бы одинаково высокие характеристики всех перечисленных свойств. Кроме того, в определенных условиях трения первостепенное значение имеют те или иные из приведенных требований, в таких случаях для удовлетворения специальных требований создаются новые композиционные материалы с заранее заданными свойствами. [c.14] Черные металлы и сплавы. Металлы до (юследнего времени были основным материалом, используемым для деталей узлов трения. Это объясняется тем, что они, как правило, больше других материалов удовлетворяют разнообразным условиям эксплуатации узлов трения и техническим требованиям к свойствам материалов. Металлы обладают такими качествами, как прочность и пластичность, высокая твердость и теплопроводность, способность образовывать различные виды соединений с одним или несколькими элементами, приобретая новые важные свойства. В зависимости от химической природы элементов и условий, в которых находится система, металлы могут образовывать между собой, а также с неметаллами твердые растворы, эвтектические смеси и хи мические соединения. [c.14] С увеличением содержания углерода, как правило, повышаются твердость и износостойкость сплавов. Важными характеристиками, связанными с триботехническими свойствами материала, являются тип кристаллической решетки, число и характер распределения ее дефектов, анизотропия свойств кристаллов. [c.14] Рассмотрим основные типы сталей, наиболее широко применяемые в узлах трения. [c.15] Легированные стали. В термически обработанном состоянии эти стали имеют высокий предел текучести и высокую твердость, что обеспечивает их высокую износостойкость в разнообразных условиях эксплуатации. Упрочнение от действия дисперсных частиц упрочняющей фазы достигается за счет гюдбора состава стали и оптимальной термической или химико-термической обработки. [c.16] Упрочняющими фазами в сталях могут быть карбиды разного состава нитриды, карбонитриды, интерметаллиды, чистые металлы, малорастворимые в железе (например, чистая медь). Наиболее эффективное упрочнение достигается такими фазами, которые способны растворяться в твердом растворе (например, в аусгенпге при нагреве), а затем В1,1дсляться из него в мелкодисперсном состоянии и сохранят ься при температурах технологической обрабо кп и использования изделия. К эффективным упрочнителям относятся V , VN, Nb , NbN, МоС и комплексные фазы на их основе. Оптимальное упрочнение от твердых дисперсных частиц достигается при условии, когда эти частицы достаточно малы и когда расстояние между ними в твердом растворе мало. Обеспечивается это соответствую[цим подбором легирующих элементов и режимов термической обработки (закалка и высокий отпуск, закалка и низкий отпуск), позволяющих получить структуру с высокими механическими и триботехническими характеристиками. [c.16] В табл. 1.3 приведены данные о режимах термообработки и свойствах некоторых цементуемых конструкционных легированных сталей, применяемых в узлах трения различного назначения[11]. [c.16] Вернуться к основной статье