Современные проблемы машиностроения
Подождите немного. Документ загружается.
V Международная научно-техническая конференция
«Современные проблемы машиностроения»
______________________________________________________________
231
Результирующая интенсивность волны I
1
в сопряженной точке фотоприемной матри-
цы равна
CosJJJJI
21211
2
(1)
Рис. 1. Функциональная схема фотоэлектронного корреляционного
спекл-интерферометра
Рельеф исследуемой поверхности меняется случайным образом, поэтому случайна и
разность фаз , а, следовательно, результирующая интенсивность от точки к точке принимает
случайные значения, что и называется спекл-эффектом. Размер спеклов в плоскости изобра-
жения [5] определен как
d
сп
ab/4,2
(2)
где, λ – длина волны лазерного излучения, b – расстояние от объектива до плоскости изо-
бражения ,
a
– диаметр объектива.
Первым этапом исследования поверхности является получение ци фрового изображе-
ния интерференционного спекла и сохранение его в памяти ПЭВМ.
На рисунке 2 приведена интерферограмма, полученная для угла наблюдения
ψ
2
= ψ
1
=10
о
при нагревании биметаллического образца (Сталь 10 толщиной 8 мм + Алю-
миний АД0 толщиной 2 мм) размером 100×250 мм. Т емпература нагрева составляет 200
о
С
при скорости нагрева 5
о
С в секунду.
Рис. 2. Интерферограмма образца с дефектом.
V Международная научно-техническая конференция
«Современные проблемы машиностроения»
______________________________________________________________
232
В биметаллическом образце с диффузионным отражением имелась шлаковая ракови-
на на границе межд у сталью и алюминием площадью 1 мм
2
. Как видно из расположения ин-
терференционных полос, наличие раковины в исследуемом образце четко з афиксировано.
Изменения координат точек в п редметной плоскости приведет к тому, что в сопряженной
точке плоскости изображения изменится разность фаз в соотношении (1).Тогда результи-
рующая интенсивность излучения I
2
в сопряженной точке плоскости изображения будет
CosJJJJI
21212
2
(3)
Вторым этапом исследования поверхности является п олучение цифрового изображе-
ния интерференционного спекла в момент максимального или близкого к нему уровня де-
формации и сохранение его в памяти ПЭВМ. Изображения интерференционных спеклов, не
смотря на наличие интерференционных членов
CosJJ
21
2
и
CosJJ
21
2
, не по-
зволит наблюдать интерференцию в силу того, что разности фаз
в первом и втором слу-
чаях распределены случайным образом.
Тем не менее, величины I
1
и I
2
коррелированы и функция корреляции
(
) зави-
сит от разности хода
. В работе [5] приведена функция корреляции двух случайных пере-
менных I
1
и I
2
(
) =
2/1
Cos
(4)
т.е. корреляция равна единице, когда
=
n2
и равна нулю, когда
=
12 n
.
Третьей процед урой является получение видимой интерференционной картины де-
формированной исследуемой поверхности. Для этого два полученных ранее цифровых изо-
бражения совмещают друг с другом пиксель в пиксель, а затем вычитают.
В результате при вычитании коррелированные части спеклов дадут при
=
n2
=const нулевые значения интенсивностей, а при
=
12 n
=const некорре-
лированные части спеклов дадут интенсивность близкую к среднему значению (I
1
+I
2
)/2
n= 0,1,2,3,… Таким образом, вдоль линий, где
=
12 n
=const в разностном цифро-
вом изображении появляются интерференционные полосы. При этом предполагается,
что величины I
1
,
I
2
и
независимы и остаются неизменными при температурном воздей-
ствии, которое приводит к появлению
. Если предполо жение выполняется частично и ли
не выполняется, то корреляция в спекл-картине будет уменьшаться, видность электронного
разностного изображения уменьшаться и, в конечном счете, интерференционная картина ис-
чезнет совсем. Необходимо сделать замечание, что если размер спеклов будет равен или со-
поставим с интервалами между интерференционными полосами, то видность полос будет
равна нулю или приближаться к н улю. Чтобы видность интерференционных полос стала
приемлемой, нужно зеркалом З
1
добиться необходимого смещения двух изображений.
Пространственное распределение спеклов изображения определяется дифракционным
пределом оптической системы, формирующей изображение. Максимальная пространствен-
ная частота зависит от апертуры объектива, формирующего изображение и расстояния меж-
ду объективом и исследуемой поверхностью
NA
a
f
f
g
max
min
1
(5)
где f – фокусное расстояние, а – рас стояние между объективом и исследуемым предметом,
NA = f/a – числовая апертура объектива.
При размере фотоприемной матрицы 22 х 16 мм и разрешении, равным 8 мегапиксе-
лей, минимальный интервал, разрешаемый матрицей, будет составлять 6,6 мкм, а п ростран-
ственная частота ~ 150 мм
-1
. Используя гелий-неоновый лазер с длиной волны
632,8 нм
для разрешения системы всех содержащих ся в спектре сигнала пространственных частот не-
обходимо, чтобы числовая апертура объектива соответствовала соотношению NA
10.
V Международная научно-техническая конференция
«Современные проблемы машиностроения»
______________________________________________________________
233
Изменение разности фаз
зависит от угла падения
1
излучения н а исследуемую
поверхность и угла
2
отражения от нее
/)(2
21
CosCos
(6)
Как следует из соотношения (4) чувстви тельность установки можно и зменять, выби-
рая углы
1
и
2
. Так при углах
1
0
и
2
0
,
/4
.
Температурное воздействие приведет к тому, что появится не только деформация, но
и ее форма будет опре деляться наличием и величиной внутренних дефектов. В цифровом
разностном изображении форма интерференционных полос определяет изолинии равных
разностей хода
, соответствующих деформаций или их производных.
Таким образом, была установлена возможност ь применения электронных корреляци-
онных спекл-интерферометрических методов неразр ушающего кон троля для изделий из
композиционных материалов.
По результатам исследований будут разработаны:
– на учно обоснованные рекомендации по методике электронной корреляционной
спекл-интерферометрии для контроля качества многофункциональных композиционных ма-
териалов;
– способы промышленной реализации методики электронной корреляционной спекл-
интерферометрии для контроля качества нагруженных узлов трения и деталей сложной кон-
фигурации ракетно-космической, авиацион ной и автомобильной техники, работающих при
повышенных температурах и в агрессивных средах, регистрационно-измерительной аппара-
туры, объектов по уничтожению химического оружия и т.д.
Это позволит значительно сократить сроки выполнения неразрушающего контроля
качества многофункциональных композиционных материалов с более высокой степенью
достоверности выявления дефектов, увеличить сроки эксплуатации элементов конструкций
современного машиностроения.
Литература
1. Матусевич А.С. Композиционные материалы на металлической основе [Текст] /
А.С. Матусевич. – М.: Наука и техника, 1978. – 216 с.
2. Маслов Б.Г. Комплексный контроль сварных соединений и изделий: Учеб. Пособие
/ Б.Г. Маслов. – М.: Машиностроение, 1995. – 59 с.
3. Кудинов В.М. Сварка взрывом в металл ургии [Текст] / В.М.Кудинов, А.Я.К оротеев
– М.: Металлургия, 1978. – 168 с.
4. Клюев В.В. Нер азрушающий контроль и диагностика: Справочник/ В.В.Клюев,
Ф.Р.Соснин, В.Н.Филинов и др.; Под ред. В.В.Клюева. – М.: Машиностроение, 1995. – 488 с.
5. Джоунс Р. Голографическая и спекл-интерферометрия [Текст] / Р. Джоунс, К. Уайкс. –
М.: Мир, 1986. – 328 с.
ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА (КАРБОНИТРИРОВАНИЕ) СТАЛЕЙ
В.Н. Кусков, д.т.н., проф., В. Н. Буякевич
ОАО «Завод Нефтепроммаш»
625000, г. Тюмень, ул. 50 лет Октября, 63, тел. (3452)-416-747
Е-mail: buiakevich@mail.ru
С целью повышения эффективности эксплуатации деталей в узлах трения нефтяного
оборудования стремятся повысить износостойкость поверхности изделий. Для эт ого исполь-
зуют х имико-термическую обработку деталей, которая заключается в насыщении поверхно-
стного слоя элементами, создающими высокотвердые фазы. Широко известны цементация,
V Международная научно-техническая конференция
«Современные проблемы машиностроения»
______________________________________________________________
234
азотирование, нитроцементация, цианирование, борирование деталей и т.д. Для изделий из
среднелегированных сталей типа 38Х2МЮА активно используют азотирование в диссоции-
рованном аммиаке, позволяющее получать упрочненный слой толщиной 0,3 – 0,6 мм в тече-
ние 24 – 60 ч. На предприятии внедрен процесс карбонитрирования деталей взамен азотиро-
вания, который отличается меньшей продолжительностью (в ~ 10 раз) и менее дорогостоя-
щим оборудованием.
Карбонитрирование осуществляли на деталях основного производства (типа «шибер»,
«седло», «шар»), используемых в нефтегазовой отрасли и изготовленных из сталей 08кп,
Ст.3, 40Х. Насыщение производили азотом и углеродом - продуктами распада карбамида
(мочевины); водород, выделявшийся в процессе разложения, отводи ли из рабочей зоны и
сжигали. Процесс осуществляли на стандартном оборудовании для азотирования, в частно-
сти, в модернизированной печи производства США с объемом порядка 2,7 куб. м.
Результаты карбонитрирования стали приведены на рисунках.
При карбонит рировании стали 08КП, 40Х в течение 3 часов при 600 ºC была получена
следующая структура насыщенного слоя (рис. 1а, б). Хорошо видны зоны насыщения: тем-
ная поверхностная зона толщиной около 30 мкм представлена многофазной структурой (низ-
кие твердость и плотность); следующая зон а имеет наибольшую твердость и плотность (на
фотографии она белого цвета) со структурой γ–фазы, толщиной 5 - 10 мкм и твердостью
свыше 700 HV; далее следует основной материал, состоящий из α – фазы, толщиной 10 - 15
мкм и твердостью свыше 350 HV (он имеет светло-серый цвет). Твердость сердцевины со-
ставляет ~ 98 HV. Изменение твердости в зависимости от глубины насыщения для стали 40Х
хорошо видно на рис. 2 а. Микротвердость насыщенного слоя при увеличении продолжи-
тельности карбонитрирования до 4 ч не повышается.
а
б
V Международная научно-техническая конференция
«Современные проблемы машиностроения»
______________________________________________________________
235
в
Рис. 1. Поперечный шлиф детали после карбонитрирования:
а - 3 часа при 600 ºC, сталь 08кп; б - 3 часа при 600 ºC, сталь 40Х; в - 3 часа при 640 ºC, сталь 40Х
В случае проведения процесса при 640 ºC в течение 3 часов для стали 40Х, насыщен-
ный слой не был плотным и однородн ым рис. 1 в, что подтверждают результаты измерения
твердости рис. 2б . Твердость сердцевины составляет ~ 107 HV.
Таким образом, карбонитрирование деталей из стали 40Х при 600 – 620
о
С в течение 3
часов может заменить процесс азотирования. Это подтвердили и результаты эксплуатации
упрочненных изделий: длительность работы увеличилась на 30 %.
глубина от поверхности мкм.
а – Карбонитрирование при 600 °С в течение 3 часов;
глубина от поверхности мкм
б – Карбонитрирование при 640 °С в течение 3 часов
Рис. 2. Результаты измерения микротвердости:
V Международная научно-техническая конференция
«Современные проблемы машиностроения»
______________________________________________________________
236
Примечание. Микротвердость измеряли на поперечном шлифе детали от края к серд-
цевине на приборе ПМТ-3 при нагрузке 0,196 Н
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРОИЗВОДСТВА ТЕРМОСТОЙКИХ ОТЛИВОК
В МАЛЫХ ИНДУКЦИОННЫХ ПЕЧАХ
Д.Д. Лубяной, С.В. Лубяная, С.А. Гаврилина, Е.В. Котова,
СибГИУ, ОАО «РУСАЛ Новокузнецк», НФ ТПУ,
E-mail: Svetlana_Lubyanaya@mail.ru
Технология п роизводства термостойких отливок в индукционных печах отработана и
в н астоящее время в достаточной степени освещена в литературе. При выплавке чугуна в ин-
дукционных печах малой емкости требуется адаптация технологии применительно к малым
индукционным электропечам. В настоящее время на ОАО «Ремонтно-механи ческий завод» в
литейном цехе для выплавки чугуна установлены однотонные индукционные сталеплавиль-
ные тигельные печи ИСТ 1/0.5М4, выполняющие задачу по производству серого чугуна СЧ-
20. Серый чугун им еет пластинчатую форму графитовых вкраплений. Изделия из серого ч у-
гуна стойко переносят вибрационные напряжения и дешевле изготовленных из стали.
На предприятии для экономии затрат в качестве шихт овых материалов используют
чугунный лом и возврат собственного производства.
Загрузка шихтовых материалов осуществляется персоналом вручную, т.к. объем печи
не велик и надобности в лебедках не наблюдается. Особо тяжелые куски (брак, лом) разре-
шается загружать краном с мерами предосторожности во избежание разрушения футеровки
печи.
Составная часть шихты имеет вид (в % масс): лом чугунный ГОСТ2787 – 100, возврат
(брак) – 21, ферромарганец ФМН-1 (ГОСТ4755) – 1, ферросилиций ФС-45 (ГОСТ1415) – 2.
Химический состав чугуна (в % масс): 3,3-3,5 C, 0,7-1,0 Mn, 1,4-2,4 Si, 0,1-0,15 S,
0,1-0,2 P.
На основе проверенной методики плавки данного сорта чугуна была составлена тех-
нологическая инструкция по производству серого чугуна в малых индукционных печах.
Благодаря т ехнологической инструкции, режимами термовременной обработки (ТВО)
и заданным составом шихтовых материалов возможно получение нужной продук ции с оди-
наковыми техническими и механическими свойствами и постоянной себестоимостью. А
также, на базе изготовленных изделий, возможны дальнейшие разработки по улучшению ка-
чества металла и преданию металлу нужных свойств. При однородности и стойкости процес-
са изготовления данного сорта чугуна снижается риск брака на производстве.
Для получения чугуна с более высокими показателями качества используют десуль-
фурацию чугуна. Ее задача – понизить содержание серы, если ее количество превышает
0,03% металла. Для этого нагревают металл до определенной т емпературы (1355-1375 °С),
отключают печь и скачивают шлак. Затем при сливе металла в разливочный ковш, в печь
присаживают небольшое к оличество извести и плавикового шпата(10-15кг и 2-3кг). По за-
вершению этих операций печь снова нагревают до температуры расплава (1400-1420 °С), за-
тем опять следует отключение печи и скачивание шлака. После этого сливают металл в
ковш. Наибольшее влияние на степень десульфурации чугуна оказывает степень заполнения
тигля и основность шлака. Это объясняется тем, что с уменьшением заполнения тигля воз-
растает удельная мощность п еремешивания и это приводит к повышению скорости циркуля-
ции шлакометаллической эм ульсии, что и обеспечивает повышение степени десульфурации
металла.
С увеличением основности шлака степень десульфурации металла значительн о уве-
личивается. Для обеспечения степени десульфурации металла около 60% необходимо обес-
V Международная научно-техническая конференция
«Современные проблемы машиностроения»
______________________________________________________________
237
печить основность шлака 1,4…1,5.
На скорость десульфурации наибольшее влияние оказывает степень заполнения тигля
и исходное содержание серы в расплаве [1].
На данном этапе производство чугуна ведется согласно технологи ческой инструкции
с возможностью термовременной обработки для повышения качественных показателей ме-
талла.
При рассмотрении шихтовой основы для выплавки чугуна заметно содержание металла
с неоднородной структурой и различными формами графитовых включений. Получение лома
металла из разных источников и без должного анализа негативно сказывается на производстве.
Однако термовременная обработка позволяет снизить негативное влияние разнородной ших-
ты, стабилизировать свойства готовой металлопродукции. При этом расход электроэнергии
существенно не увеличивается. Это связано с тем, что ТВО проводится только с частью рас-
плава чугун а и после ее проведения происходит присадка холодной металлошихты для сниже-
ния температуры расплава до температур, необходимых для выпуска чугуна. Это существенно
сберегает энергозатраты предприятия и понижает себестоимость металла.
Строение индукционных печей позволяет безопасно и качественно изготовлять нуж-
ный сорт чугуна при наличии нужного коли чества легирующих добавок, ферросплавов, тер-
мопары погружения, химической лаборатории и технологической инструкции. Замер т емпе-
ратуры металла производится непосредственно перед выпуском, т ермопарой погружения
«Сталь 4 RS485».
Простота и надежность конструкции позволяет без больших затрат менять футеровку
тигля и регулировать температурный режим плавки.
В переплавляемом чугунном ломе наря ду с обычны ми элементами содержится титан
и ва надий до 0.3%, что благоприятно сказывается н а эксплуатационных показателях термо-
стойких отливок. При отработке состава первоначально составл яются группы издел ий,
эксплуатир уемых в схожих условиях. В д анном случае за основную от ливку была выбрана
излож ница для разливки алюминия. При проведении экспериментальных плавок отбирают-
ся пробы на химич еский анализ не только базовых элементов (С, Mn, Si, P, S), но и микро-
примесей, вносимых с шихтой индукционной плавки (Cr, V, Ti). После заливки форм из-
ложни ц, изложницы испытыв ают в реальных условиях производства. При этом от той час-
ти литник овой системы, которая прим ыкает к изложнице, отбирают пробу для опр еделения
микроструктуры чугуна. После проведений испытаний строят зависимости влияния пара-
метров технол огии на микроструктуру и эксплуат ационные по казатели изделий [2, 3].
Данная инновация внедряется в производство.
Литература
1. Лубяной Д.А., Диянова Е.С. Исследование ки нетики десульфурации чугуна в кис-
лых индукционных печах // Современные проблемы электрометаллургии стали: материалы
XI междунар. Конференции. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2001. – С .74-75.
2. Лубяной Д.А., Требинская В. В., Брыляков В.И., и др. // Металлургия России на ру-
беже XXI века: Сб. научных. Тр. Международной научно-практической конференции / Си б-
ГИУ. – Новокузнецк, 2005. – Том II. – С. 117-122.
3. Эффективность современных способов повышения качества изделий из чугуна и
развитие металлургических и машиностроительных предприятий в условиях конкуренции /
Лубяной Д.А., Кустов Б.А., Новиков Н.И. и др.; Под редакцией к.т.н. Лубяного Д.А. и к.э.н.
Новикова Н.И. – Новосибирск: Изд-во ИЭОПП СО РАН, 2004. –131 с.
V Международная научно-техническая конференция
«Современные проблемы машиностроения»
______________________________________________________________
238
ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ И
ТРИБОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АНТИФРИКЦИННЫХ БРОНЗ
Н.В. Мартюшев, к.т.н., доц., Д.С. Шахова, студент
Томский политехнический университет,
634050, г. Томск, пр.Ленина, 30, тел.(3822)-419-559
E-mail: martjushev@tpu.ru
Свинцовосодержащие бронзы, как правило, обладают высокими антифрикционными и
противозадирными свойствами. В состав таких бронз кроме меди и свинца включают такие
элементы, как олово, никель, цинк. Основное назначение таких бронз – работа в узлах трения,
например, в подшипниках скольжения. Однако эти материалы обладают низкими механиче-
скими характеристиками из-за содержащегося в них свинца. Свинец практически не растворя-
ется в элементах этих сплавов и образует включения, значительно снижающие прочностные
характеристики бронзы. На прочность бронз будет влиять не только количество свинца, но
также форма и размер свинцовых включений, формирование которых определяется рядом
технологических факторов (температурой заливки, скоростью охлаждения и др. [1, 2]). Под-
робно вопросы формообразования свинцовых включений рассмотрены в работе [3]. Из нее
следует, что сферическая форма включений, получаемая при низких скоростях охлаждения,
позволяет получить наиболее высокие прочностные свойства. Однако в работе не рассматри-
вается вопрос о влиянии формы свинцовых включений на триботехнические свойства отливок.
В данной работе изучалось влияние формы свинцовых включений на коэффициент
трения свинцовистых антифрикционных марок бронз. Различная форма свинцовых вкл юче-
ний получалась п утем изменения скорости охлаждения, в соответствии с методикой, описан-
ной в [4]. Для изменения скорости охлаждения отливок производился предварительный по-
догрев литейной формы. Исследуемые бронзы выплавляли в высокочастотной инд укционной
тигельной печи ВЧГ2-100/0,066 из технически чистых компонентов в тигле из силицирован-
ного графита. Состав шихты исследуемых бронз приведен в таблице 1.
Раскисление проводи лось фосфористой медью перед закладкой свинца в расплав.
Температуру заливки составляла 1150 C и контролировалась быстродействующим оптиче-
ским пирометром ТПТ-90 с лазерным наведением.
Таблица 1
Содержание элементов % масс
Марка бронзы
Содержание элементов, мас. %
Pb
Cu
Zn
Ni
Sn
Раскислитель
БрОСЦН-10-8-2-2
8
Остальное
2
2
10
0,5
БрС30
30
Остальное
–
–
–
0,5
БрС10
10
Остальное
–
–
–
0,5
Заливка проводилась в холодные графитовые формы при температуре 25 C после че-
го они охлаждались на воздухе (скорость охлаждения ~ 60 /мин) и в горячие формы, нагре-
тые до 1000 C, которые охлаждались вместе с печью от 1000C (скорость охлаждения ~ 2 /мин ).
Отливки представляли собой цилиндры с диаметром 17 мм и высотой 70 мм.
Микроструктура образцов изучалась на оптическом микроскопе ZEISS AXIO
Observer.A1m со встроенной фотокамерой и ZEISS Axiovert 40 MAT, травления шлифов не
проводилось. Количественные характеристики микроструктуры (процент структурных со-
ставляющих и их средний размер) определяли с помощью разработанной компьютерной
программы [4].
Исследования триботехнических свойств образцов проводилось на испытательной
машине СМТ-1 проводились сравнительные испытания по схеме вал-колодка двух типов о б-
V Международная научно-техническая конференция
«Современные проблемы машиностроения»
______________________________________________________________
239
разцов с использованием смазки М8Г на скорости 300 об/мин. Определялся коэффи циент
трения образцов из бронз марки, которых приведены в таблице. Для каждой марки бралось
по паре образцов. Одни полученные с высокой скоростью охлаждения и рваными мелкими
включениями свинца, другие с низкой скоростью охлаждения и сферической формой свин-
цовых включений.
Проведенные металлографические исследования показали, что в результате измене-
ния скоростей охлаждения формируется различная морфология включений легкоплавкой фа-
зы в бронзовых сплавах в соответствии с данными изложенными в [3]. Высокая скорость ох-
лаждения приводит к образованию большого количества мелких разветвленных включений
свинца с рваной межфазной поверхностью. Низкая скорость охлаждения отливок из бинар-
ной свинцовистой бронзы привела к образованию в структуре сферообразных включений
легкоплавкой фазы с гладкой межфазной поверхностью. Особенно хорошо это видно на рис.
1, где представлены микроструктуры отливок из бронзы БрС30. Аналогичная ситуация на-
блюдается и для бронз марки БрС10. При высокой скорости охлаждения отливки (заливка в
литейные формы комнатной температуры) свинцовые включения имеют разветвленную
форму, присутствует большое количество мелких едва заметных включений в виде точек и
прожилок. Низкая скорость охлаждения (заливка в нагретые до 1000 ºС литейные формы)
дает меньшее количество свинцовых включений с большими размерами. Форма таких вклю-
чений уже ближе к сферической, межфазная поверхность более гладкая.
На рис. 2 показана микроструктура отливок и з многокомпонентной бронзы марки
БрОСЦН 10-8-2-2. Здесь, на фоне светлой красноватой матрицы видны темные включения
свинца. И снова низкая скорость дает более гладкую межфазную поверхность, а низкая более
рваную форму свинцовых глобул. Однако стоит отметить, что матрица бронз марок БрС 10 и
БрС30 медная, а у БрОСЦН 10-8-2-2 это твердый раствор легирующих элементов в меди.
Кроме т ого, в микроструктуре этой многокомпонентной бронзы присутствует эвтектоид на
основе электронного соединения Cu
31
Sn
8
, на микроструктурах рис. 2 он виден в виде вытя-
нутых голубоватых включений. Визуальный анализ микрострук туры показывает, что изме-
нение скорости охлаждения приводит и к изменению количества эвтектоида, это подтвер-
ждается и количественными данными. Для образцов, полученных с высокой скоростью ох-
лаждения, эвтектоид по площади шлифа занимает около 5…6 %, для низкой скорости охла-
ждения отливки уже 10…11 %.
а б
Рис.1. Микроструктура двухк омпонентных свинцовистых бронз марки БрС 30 полученных:
а – с низкой; б - с высокой скоростью охлаждения.
V Международная научно-техническая конференция
«Современные проблемы машиностроения»
______________________________________________________________
240
а б
Рис. 2. Микроструктура многокомпонентной бронзы марки БрОСЦН-10-8-2-2 полученной:
а) с низкой; б) с высокой скоростью охлаждения
Изменения, происходящие в микроструктуре отливок, при изменении скорости охла-
ждения сказываются и на их триботехнических свойствах. В проц ессе трения свинец будет
выкрашиваться, образуя поры на трущейся поверхности. Эти пустоты будут играть роль
масляных карманов, причем форма и размеры этих карманов будут в значительной мере оп-
ределять коэффициент трения материала. Проведенные триботехнические испытания пока-
зали, для бинарных свинцовистых бронз в диапазоне нагрузок от 20 до 200 кг коэффициент
трения образцов со сферической формой свинцовых включений на 30…50 % ниже (рис. 3 и
4), чем у аналогичных образцов, но с рваной хлопьевидной формой включений. Так средний
коэффициент трения при скорости вращения вала 300 об/мин. составил 0,011 для образцов с
рваной формой включений и 0,007 для образцов со сферической формой включений для
бронзы марки БрС 10. И для бронзы БрС30 те же данные составили значения 0,054 для рва-
ной формы включений и 0,039 для сферической формы.
Более медленное охлаждение отливок из этих материалов приводит к снижению ко-
эффициента трения. Причиной этого может быть более благоприятная форма масляных кар-
манов, способствующая лучшему удержанию масла.
а б
Рис. 3. Результаты испытаний на трение двухкомпонентных свинцовистых бронз марки:
а) БрС 10; б) БрС 30
Триботехнические испытания, проведенные с многокомпонентной свинцовосодержа-
щей бронзой марки БрОСЦН-10-8-2-2, показали противоположный результат. Так в диапазо-
не нагрузок от 20 до 200 кг коэффициент т рения образцов со сферической формой свинцо-
вых включений на 30…50 % выше, чем у аналогичных образцов, но с рваной хлопьевидной
формой вклю чений (см. рис. 4). Средний коэффициент трения при скорости вращения вала
300 об/мин. составил 0,082 для образцов с рваной формой включений и 0,122 для образцов со