Закономерности формирования структуры и свойств оловянных баббитов в зависимости от способов литья

• Автор: Глущенко, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 158 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Состав, структура и свойства антифрикционных сплавов

1.2. Фазовый состав баббита Б.

1.2.1. Диаграмма состояния

1.2.2. Оловянный баббит Б

1.3. Структура и свойства баббита Б.

1.4. Технология изготовления подшипников скольжения.

1.4.1. Подготовка корпусов подшипников перед заливкой расплава

1.4.2. Подготовка жидкого металла и его заливка в форму

1.4.3. Гравитационный способ заливки подшипников.

1.4.4. Сифонный способ заливки подшипников.
1.4.5. Центробежный способ заливки подшипников.
1.4.6. Центробежная заливка втулки с последующей запрессовкой е в стальной чугунный корпус
1.4.7. Центробежный способ заливки подшипников, с предварительным расплавлением сплава в форме
1.4.8. Центробежный способ заливки подшипников с расплавлением сплава в форме токами высокой частоты.
1.4.9. Центробежный способ заливки подшипников с применением электродугового нагрева.
1.4 Технология изготовления подшипника скольжения методом металлизации
1.4 Технология восстановления подшипников скольжения наплавкой баббита газотермическим способом
1.4 Изготовление тонкостенных биметаллических вкладышей подшипников.
1.5. Дополнительная обработка сплавов скольжения с целью повышения
их технологических и служебных свойств.
1.5.1. Обработка металла в процессе кристаллизации
1.5.2. Деформационная обработка антифрикционного сплава.
1.5.3. Упрочнение баббита непрерывным СО2 лазерным облучением
1.6. Адгезионная прочность соединения корпус подшипника антифрикционный сплав
1.7. Постановка задачи исследования
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Использованные в работе материалы.
2.2. Образцы для исследований и испытаний
2.2.1. Образцы для исследования адгезионной прочности соединений сталь чугун баббит.
2.2.2. Получение интерметаллидов
2.2.3. Образцы для пластической деформации сжатием и прокаткой
2.2.4. Образцы для испытаний трибологических свойств
2.2.5. Образцы для исследований микроструктуры
2.3. Методики исследования и испытаний.
2.3.1. Методы микроструктурного анализа.
2.3.2. Анализ микроструктуры при помощи анализатора изображения I
2.3.3. Методы измерения твердости.
2.3.4. Метод гидростатического взвешивания
2.3.5. Методы контроля температур.
2.4. Методы испытаний
2.4.1. Определение адгезионной прочности соединений сталь
баббит Б и чугун СЧ баббит Б
2.4.2. Схемы пластического деформирования баббитов в холодном состоянии при сжатии и прокатке.
2.4.3. Методика исследования трибологических свойств
баббитов, полученных различными методами
3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБА ЛИТЬЯ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕГО
ПОЛУЧЕНИЕ ГЛОБУЛЯРНОЙ ФОРМЫ ИНТЕРМЕТАЛЛИДОВ В БАББИТЕ Б
3.1. Температура формы до, во время и после заливки в не
расплава баббита Б
3.2. Влияние давления в процессе кристаллизации на структуру
баббита.
3.3. Роль перемешивания расплава баббита вращающимся оребрнным стержнем на его структуру
3.4. Особенности структуры баббита Б, залитого центробежным способом
3.5. Особенности технологии и структуры баббита Б, залитого центробежным способом с одновременным механическим перемешиванием кристаллизующегося расплава упругим ребром
3.6. Сравнительный анализ формы интерметаллидов в зависимости от способа заливки баббита марки Б.
3.7. Заключение
4. СОЗДАНИЕ КОНСТРУКЦИИ, ПРИСПОСОБЛЕНИЙ И ОСНАСТКИ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБОВ ЗАЛИВКИ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ С МЕХАНИЧЕСКИМ ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ
РАСПЛАВА.
4.1. Типы оснастки и принцип работы
4.1.1. Устройство для заливки подшипников скольжения с ручным приводом вращения корпуса и перемешиванием расплава неподвижным оребрнным стержнем.
4.1.2. Оборудование и оснастка для заливки подшипников скольжения
с перемешиванием кристаллизующегося баббита
вращающимся оребрнным стержнем
4.1.3. Оснастка для заливки подшипников скольжения центробежным
способом
4.1.4. Оснастка для центробежной заливки подшипников скольжения с перемешиванием кристаллизующегося расплава упругим подпружиненным ребром
4.2. Варианты установок для заливки подшипников скольжения разными способами
4.2.1. Рабочий вариант установки для заливки подшипников скольжения.
4.2.2. Усовершенствованный вариант установки.
4.3. Заключение.
5. МЕХАНИЧЕСКИЕ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И СЛУЖЕБНЫЕ СВОЙСТВА БАББИТА Б, ПОЛУЧЕННОГО РАЗНЫМИ СПОСОБАМИ
5.1. Адгезионная прочность соединения сталь чугун баббит.
5.2. Деформируемость баббита Б при сжатии и прокатке, изготовленного разными способами.
5.3. Коэффициент трения баббита Б, залитого разными
способами.
5.4. Результаты производственных испытаний
5.5. Заключение.
6. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНА
ВВЕДЕНИЕ


Серый перлитный чугун перлит средне или крупнопластинчатый, графит средней крупности, фосфидная эвтектика в виде изолированных включений обладает антифрикционными свойствами и используется для подшипников, работающих при невысоких нагрузках и малых скоростях. Мсталлокерамические материалы графитированные бронзы, железо графитные сплавы, изготовленные прессованием и спеканием смесей порошков 1,3, 8, 9. Металлокерамическис самосмазывающиеся антифрикционные материалы применяют в виде пористых втулок главным образом малого размера, работающих при низких скоростях без подвода смазки извне. Бп с примесью графита или железа с графитом. Степень пористости около . Втулки пропитываются маслом. Наиболее давними подшипниковыми материалами являются мягкие сплавы. Первый подшипниковый сплав на оловянной и свинцовой основе был запатентован в г. Исааком Баббитом. Он содержал . Бп, 5. Си и . БЬ. Этот сплав положил начало использованию мягких белых антифрикционных сплавов в технике, и поэтому все последующие сплавы на оловянной и свинцовой основах стали называть баббитами 1, 2. Баббиты обладают низкой твердостью НВ . С, повышенную размягчаемость НВ 9. С, отлично прирабатываются и обладают высокими антифрикционными свойствами. В то же время они обладают низкой усталостной прочностью, что сказывается на работоспособности подшипников. В России стандартизованы две группы баббитовых сплавов на основе олова и свинца по ГОСТ и кальциевые по ГОСТ И. Химический состав оловянных баббитов применяемых в России приведн в таблице 1. Основой оловянных баббитов см. БпБЬСи. Содержание такого количества сурьмы . БпБЬ. Таблица 1. Химический состав оловянных баббитов мае. Примеси, не более мае. Кубические кристаллы БпБЬ, имеющие меньший удельный вес, чем жидкий расплав атврдого раствора, из которого они кристаллизуются, естественно, стремятся всплыть, что приводит к развитию ликвации 1,2, , . Для уменьшения ликвации и повышения механических свойств сплава необходима добавка третьего компонента меди или никеля . Медь в небольшом количестве переходит в твердый раствор а, содержащий 7 БЬ, благодаря чему твердость его несколько повышается. При избытке меди в структуре сплава появляются твердые кристаллы Сип Сип5, имеющие форму удлиненных игл или звезд. Наличие этих кристаллов также повышает общую твердость сплава. Тройная диаграмма сплава 8п8ЬСи приведена на рис. При работе сплава в подшипнике хрупкие иглы Сип дают массу мелких осколков, которые являются полировочным материалом как для кристаллов БпБЬ в баббите, так и для шейки вала контртела. Возможность образования рисок на шейке вала не велика благодаря микроскопическим размерам Сип. Кроме того, кристаллов Сип заключается в том, что они, выделяясь из
Рис. Б 2 БС 3 Б. БпБЬ, а так же, кристаллы СизБп являются центрами кристаллизации для выделяющихся во вторую очередь кубических кристаллов БпБЬ, вследствие чего кристаллизация последних происходит более равномерно и размеры их более мелкие . Из практических данных следует, что благоприятное влияние меди сказывается при содержании е от 2 до при большем содержании меди сплав делается слишком хрупким вследствие большого скопления крупных и хрупких кристаллов СизБп, которые сами начинают ликвировать , . В настоящее время в литературе имеются противоречивые данные относительно структуры баббита. Известно, что сплав БпБЬСи оловянистый баббит может состоять из следующих фаз а основная фаза р фаза кубические кристаллы БпБЬ г фаза соединение Си фаза соединение Сиз8п у фаза соединение Сиз8п8, а также фаза СиЬ. Как показывает анализ литературных данных, высокооловянистый баббит Б состоит из трх фаз а, р и г , . Р и е, согласно работам 1, , . Кроме того, основную афазу представляют в виде тврдого раствора сурьмы в олове , а в работе в виде тройной эвтектики. На основании исследования структуры баббита Б в состоянии поставки методами оптической и растровой электронной микроскопии, рентгеноструктурного и рентгеноспектрального анализа и микротврдости, проведнного в институте проблем сверхпластичности металлов РАН под руководством проф. Барыкина Н. П. , установлено, что матрица сплава представляет собой тврдый раствор сурьмы и меди в олове с субмикрокристаллическим размером зрен 0,5.