Теплофизические процессы при разработке листового металлофторопластового материала и пар трения

• Автор: Корнопольцев, Василий Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Улан-Удэ
• Количество страниц: 133 с. : ил.

ГЛАВА 1. МЕТАЛЛОФТОРОПЛАСТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

1.1. ПТФЭ - универсальный антифрикционный материал

1.2 Каркасные материалы

1.3. Комбинированные материалы

1.3.1. Покрытия и ткани

1.3.2. Биметаллические листовые материалы

1.4. Химико-термическая обработка стальных деталей

1.4.1. Алюмотермический способ

1.4.2. Износостойкие и окалиностойкие покрытия

1.5. Перспективы повышения эксплуатационных свойств металлофторопластовых материалов

1.5.1. Применение металлофторопластовых материалов в узлах трения

1.5.2. Пути повышения ресурса работы металлофторопластовых материалов
Выводы к главе
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1. Оборудование и оснастка
2.2. Материалы
2.3. Методика эксперимента
2.3.1. Химико-термическая обработка
2.3.2. Метод получения металлофторопластового материала
2.3.3. Методика испытания металлофторопластовых материалов
на износ
2.3.4. Исследования на электронно-сканирующем микроскопе
ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ХИМИКОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
3.1. Герметизация контейнеров
3.2. Хромирование
3.3. Алитирование
3.1.1. Алитирование в засыпках
3.1.2.Алюмофосфатное покрытие
3.4. Бронзирование
Выводы к главе
ГЛАВА 4. ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДА ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОФТОРОПЛАСТОВОГО МАТЕРИАЛА
4.1. Припекание бронзолатунной сетки
4.2. Заполнение пор сетки фторопластовой композицией
4.2.1. Впрессовывание неориентированной пленки
4.2.2. Заполнение порошковой шихтой на основе фтороплата-4
4.2.3. Определение адгезионного взаимодействия фторопластовой неориентированной пленки с металлами пористого каркаса
Выводы к главе
ГЛАВА 5. ИСПЫТАНИЯ МЕТАЛЛОФТОРОПЛАСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ИЗНОС
5.1. Кратковременные испытания
5.1.1. Выбор наполнителя
5.1.2. Определение оптимального количества наполнителя
5.2. Длительные испытания на износ
5.3. Сравнительные испытания
Выводы к главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Ведение.
Актуальность темы. Создание новых объектов техники высокой надежности и производительности, требует новых материалов и покрытий при конструировании подвижных сопряжений машин и агрегатов. Одним из путей повышения долговечности узлов трения является использование в их конструкциях металлополимерных подшипников скольжения с модификацией поверхности обратной стальной пары.
Комбинированные биметаллические металлофторопластовые материалы на стальной подложке (МФМ) обладают высокими антифрикционными свойствами, позволяющими применять их в широком диапазоне температур и нагрузок в условиях сухого трения и в средах, не обладающих смазочными свойствами. Они отличаются высокой конструкционной прочностью и успешно противостоят вибрационным нагрузкам. Эти качества металлофторопластовых подшипников позволяют широко применять их в многочисленных, в том числе и тяжело нагруженных и ответственных узлах трения машин и механизмов различных типов в виде подшипников, опор скольжения и направляющих в различных областях промышленности [1, 2, 3]. Увеличение поверхностной твердости обратной стальной пары значительно повышает ресурс узла трения с МФМ. Из существующих методов упрочнения поверхностных слоев металлов наиболее изученным и доступным является химико-термическая обработка (ХТО) твердофазным методом [4, 5, 6].
Применение металлофторопластовых материалов позволяет повысить сроки службы машин и механизмов и, как следствие, увеличить межремонтные сроки и снизить затраты на ремонтные работы. Они позволяют значительно уменьшить трудоемкость изготовления узлов и деталей трения благодаря более простой технологии изготовления деталей. Использование металлофторопластовых материалов дает возможность уменьшить массу и габаритные размеры деталей машин, высвобождает большое количество цветных металлов, легированных сталей и других дефицитных материалов, дает возможность экономить смазочные материалы.
ТАНкон- 1АН„ач ~ энтальпия реакции, определенная по закону Гесса, кДж/кг-К.
В первом приближении величину теплового эффекта можно рассчитать по закону Гесса, используя справочные значения энтальпии продуктов реакции и исходных веществ. Для расчета сложной системы с учетом температурной зависимости термодинамических параметров использовали программу «Астра-4р/с». Термодинамические расчеты позволили при каждой температуре определить составы конденсированных фаз, парциальное давление газообразных компонентов, термодинамические свойства, в том числе полную энтальпию Н, энтропию Б, равновесную теплоемкость Ср [124, 125].
А1203 Сг203 —л—Сг -к- Сг23С6 -ж- СгС12
хО 0х 0 -д о о 1
О сЗ
5 § а 40 -
* сЗ О О- 30
3 н 20 А
о 10
Оц С о 4Рис. 3.2. Концентрационная зависимость кристаллических продуктов реакции А1+Сг20з при температуре 1273-1473 К в зависимости от концентрации алюминия и с присутствием 1 мас.% С12Н22О11 и 1мас.% №Г}С1.
В работе исследовали влияние сахара на состав продуктов реакции и на изменение термодинамических параметров (энтальпии). Как видно из рисунка
3.2, присутствие сахарозы не влияет на процентное отношение Сг203 и А1, при этом в смеси может образоваться до 40 мас.% активного хрома. При концентрации алюминия выше 27 мас.%, свободный алюминий вступает во взаимодействие с парами соляной кислоты, образуя хлориды алюминия, которые могут свободно восстановиться на поверхности обрабатываемой стальной детали и образовать хромо-алитированный слой [110]. Получение чистого хромирования возможно при наличии в смеси не более 25-27 мас.% алюминия. При этом в

25 35
алюминий, мас.%