Область наук:

  • технології матеріалів

  • Рік видавництва: 2016


    Журнал: Євразійський Союз Вчених


    Наукова стаття на тему 'АНАЛІЗ ТВЕРДОСМАЗОЧНИХ покриттів ДЛЯ автономно працюючих МЕХАНІЗМІВ І АГРЕГАТІВ'

    Текст наукової роботи на тему «АНАЛІЗ ТВЕРДОСМАЗОЧНИХ покриттів ДЛЯ автономно працюючих МЕХАНІЗМІВ І АГРЕГАТІВ»

    ?У досліджених моделях форма деталей і спосіб формоутворення взаємопов'язані. З метою надання муль-тідетальной конструкції, що складається з рівних деталей, здатності покривати об'ємні поверхні зі змінною кривизною в моделях бренду Пако Рабанн використовується особливий спосіб з'єднання деталей по діагоналі або з'єднання - "ромб", при цьому формоутворення відбувається за рахунок зміни мережевих кутів. У разі зміни розмірів і форми деталей мультідетальной конструкції створюються моделі прилеглого силуету практично без зміни мережевих кутів.

    Список літератури:

    1. Макаревич М. В., Луніна Є.В. Дослідження способів формоутворення в моделях бренду Пако Рабан. //

    У книзі: Інноваційний розвиток легкої і текстильної промисловості (ИНТЕКС 2014) тези доповідей всеросійської наукової студентської конференції. Федеральне державне бюджетне освітня установа вищої професійної освіти «Московський державний університет дизайну і технології». - 2014. - С. 14.

    2. Степанищева А.Н., Лавріс Є.В. Особливості проектування швейних виробів з жорсткими композиційними елементами [Текст] // Дизайн і технології. - М .: ІВЦ МГУДТ -2011 - №22 (64) - С. 43-49.

    АНАЛІЗ ТВЕРДОСМАЗОЧНИХ покриття для автономного

    ПРАЦЮЮТЬ МЕХАНІЗМІВ І АГРЕГАТІВ

    Багато вузлів тертя механізмів машин повинні функціонувати автономно з різних умовах експлуатації. До них відносяться як вузли агрегатів і машин загального машинобудування, так і спеціального призначення для умов вакууму, радіації та ін. [1,2,3,4]. Для змащення зазначених фрикційних сполучень широко використовуються твёдосма-зочний покриття (ТСП). Вони знаходять застосування в наступних випадках:

    1. В автономно працюючих вузлах тертя механізмів різного призначення;

    2. в умовах високої і надвисокої вакууму, радіації, теплового випромінювання;

    3. в вузлах тертя, що працюють при екстремальних навантаженнях, порівнянних з межами плинності металів;

    4. при малих швидкостях ковзання, недостатніх для освіти мастильного гідродинамічного клину при терті з використанням як мастило мінеральних і синтетичних масел;

    5. в широкому діапазоні робочих температур, як від-Ріца-них, так і позитивних.

    ТСП використовуються також в якості основних компонентів самозмащувальних антифрикційних матеріалів. До їх переваг слід віднести малу вагу, постійну мастило в умовах зберігання. На відміну від рідких масел при їх використанні не потрібно спеціальних ущільнень і систем циркуляції мастила, що значно спрощує конструкції вузлів тертя. Застосування ТСП виключає необхідність періодичного введення мастильного матеріалу, що особливо в процесі експлуатації літальних апаратів. Продукти їх зношування є також хорошими антифрикційними мастилами.

    Основними недоліками є:

    1. певний ресурс по довговічності для ТСП;

    2. певні межі температурного застосування;

    3. в більшості випадків - непрацездатність ТСП в масляному середовищі (за винятком ряду спецпокриттям, наприклад, фірми Мо1у ^ е).

    Хопін П.М., Пак Хоссейн

    Початок застосування МоS2 відносяться до 40-х років 20 століття і в даний час він є найбільш широко поширеним антифрикційні-ним матеріалом, в тому числі і для вузлів тертя літальних апаратів, що функціонують в екстремальних умовах. Застосування твердих мастил в опорах ковзання і кочення дозволили значно підвищити надійність і довговічність вузлів сухого тертя ЛА, що функціонують в ус-ловиях вакууму і різного виду опромінень. Так, за даними американського науково-дослідного центру Годдарта в орбі-ментальною сонячної обсерваторії (супутник типу "Тирос") для змащення шарикоподшипников ланцюгового приводу в вакуумі успішно використовувалася паста з МоS2 [5]. Д. Мур наводить дані, що при температурі -157 ° С тверде мастило, що складається з фенольної смоли-ли і дисульфіду молібдену, забезпечила безперешкодне видві-ються регульованих опор космічного корабля з астронавтами на борту, який здійснив посадку на Місяць у липні 1969 р [6].

    В даний час з усіх відомих наповнювачів ТСП в промисловості найбільш широко застосовуються дисульфід молібдену, графіт і фторопласт. Однак область застосування останнього обмежена низькою несучою здатністю, механічною міцністю, великим коефіцієнтом лінійного розширення, невисокою адгезією. Інші МСП, які стосуються до шаруватих мастильних матеріалів не знайшли такого широкого застосування по ряду причин. CdI2 і BN мають недостатньо низький коефіцієнт тертя, дисульфіди воль-Фрама і ніобію, діселеніда Мо, W і № є вельми Дефі-цітной матеріалами.

    Відома велика кількість матеріалів, які можуть бути використані в якості твердих мастил. Існує ніс-колько класифікацій ТСП. Найбільш обґрунтованою сле-дует визнати класифікацію, запропоновану Кемпбелл [1]:

    I - шаруваті тверді мастила - МоS2, нітрид бору, графіт, слюда, тальк і ін .; 2 - органічні сполуки - мила, воски та жири; 3 - хімічно активні покриття - сульфідні, хлоридні, фосфідную і ін .; 4 - м'які метали

    - індій, свинець, олово, цинк, мідь, барій; 5 - полімерні али, більшість з яких мають гарні антифа-плівки; 6 - різні пластичні матеріали. рікціоннимі властивостями.

    Найбільше практичне застосування знайшли материа- Одна з класифікацій твердих мастил приведена в ли першої групи - шаруваті тверді мастильні матері- табл. 1.

    Таблиця 1

    Класифікація та приклади твердих мастильних матеріалів

    Види матеріалів Склади

    Неорганічні речовини: - шаруваті матеріали: - Не шаруваті матеріали: - м'які метали графіт, МоS2, В ^ WS2, MoSe2, CdJ2, CFn; РЬО, CaF2; Pb, Sn, 1п, Аі, А ^ С4 Сі, гп

    Органічні речовини: - жири, мила, воскі- полімери-термостійкі сполуки тваринний жир, стеаринова кислота; ПТФЕ, полііміди; ф-талоціаніни

    В даний час відомі різні методи нанесення ТСП.

    1. Натирання (в т.ч. ротапринтні методом)

    Здійснюється методами натирання, галтовки, віброгалтовкі і ін. Міцність зчеплення з поверхнею металу невисока. Тому найбільш застосуємо ротапринтні метод, при якому до поверхні постійно поджимается намазувати брусок спресованої твердого змащення (брі-кет) .Цей метод був використаний фірмою США "Вестінга-уз" для змащення важко навантажених шестерень. У підшипниках кочення ТСП розміщують в сепараторі. У парі зубчастих коліс може використовуватися ротапринтні шестерня.

    2. ТСП зі сполучною

    Наноситься за допомогою пневмо - або електропістолетов у вигляді суспензій суміші твердого змащення зі сполучною органічних, неорганічних і ін. Типів смол з подальшим затвердінням і термообробкою. ТСП є композиції антифрикционного наповнювача (на-

    Порівняльні зносостійкість і антифрикційні з ШХ15-ШХ15, N = 980 Н; V = 0,5 м / с)

    приклад, МоS2) в легкому розчиннику в присутності плівкотвірних речовин (полімерів). Антифрикційний наповнювач обумовлює низький коефіцієнт тертя; пленкообразователей забезпечує високу адгезію покриття до поверхні і пов'язує частки МоS2 в суцільну плівку; розчинник призначений для перекладу Полон-кообразователей в стан, придатний для нанесення на поверхню. До нанесення ці покриття зберігаються у вигляді суспензій, що складаються з перерахованих вище компонентів. Після нанесення на попередньо оброблену і очищену поверхню і подальшого затвердіння виходять плівкові покриття, за зовнішнім виглядом нагадують лакофарбові. Дані покриття можуть працювати без спеціальної підживлення протягом всього терміну служби.

    Проведені [4] порівняльні випробування на зносостійкість різних типів ТСП показали, що найбільшою довговічністю при низькому йтр. володіє ТСП ВНДІ НП 212 і ВАП-2 (табл.2).

    Таблиця 2

    йства різних типів ТСП (машина тертя СМТ-1, пара

    Тип ТСП Наповнювач Зв'язка т, хв. йтр.

    приробітку установ.режім

    ВНДІ НП 212 МоS2 мочевінофор-мальдегідная смола 406 0,163 0,056

    ВАП-2 МоS2 епоксидної смоли 383 0,078 0,044

    ЦВСП-3 графіт С-1 + CdO кремнійорганіче -ская смола 61,8 0,090 0,063

    Електрофоретіче-ське покриття графіт С-1 емаль 34 0,076 0,076

    3. Хіміко-термічна обробка поверхні Плівки твердих мастил шаруватої структури отримують на поверхні металів при хімічній взаємодії з газом (наприклад, на молібдені після обробки сірководнем (товщиною до 100 мкм).

    Перевагою методу є міцне зчеплення мастильного шару з металом підкладки, тому що в цьому випадку діють хімічні зв'язки з металом. Основні марки ТСП цього типу і їх характеристики наведені в табл.3.

    Таблиця 3

    Основні характеристики ТСП хіміко-термічного типу

    Покриття Склад Товщина, мкм Мікротвердість Примітка

    Дімол-1 (М-801) Жаропрочная молибденовая основа (підкладка - Мо) + МоS2 5-120 600-900 АТ = від -196 до + 850оС. Т синтезу = 550 - 700оС.Хорошо проявив себе в умовах зворотно-обертального руху.

    Дімол-2 (М-802) МоS2 + РЬ (підкладка - Мо) 10-80 900-1000 Т синтезу = 650 -750оС. АТ = до +900 (1000) оС. Забезпечує більш високу несучу здатність і зносостійкість, ніж дімол-1.

    Дімол-3 (М-803) Твердий розчин ZnS в МоS2 10-80 3500-5000 Т синтезу = 900оС. Т до +350 (450) оС Більш висока твердість і зносостійкість, але підвищена хруп-кость.Получают на сталевих і титанових деталях попереднім нанесенням молібденового шару + сульфідування.

    Дімол-4 (М-804) МоS2 з сульфідами Fe, Сг, Ni (основа - високохромиста сталь) 10-250 1000-2500 На високохромистих сталях (наприклад, 20Х13). Т синтезу = 500, 600оС. Основа -МоS2, легований сульфідами основних елементів сталевої основи ^ е, Сг, №). Набув найбільшого поширення (АТ = від кріогенних до 400-600оС)

    Дімол-10 (М-810) МоS2 + PbS (на ніобії) спеченого матері-алЗначітельно вища несуча спо-собность.Еффектівни в високошвидкісних підшипниках ковзання

    Дімол-12 (М-812) МоS2 + PbS і FeMo ---------------- « ---------

    4. Катодне розпорошення (вакуумне іонно-плазмов-ве напилення)

    Застосовується для нанесення МоS2 на поверхні складної форми з попереднім очищенням в вакуумі. Оптимальна товщина становить 5 = ​​0,2-0,3 мкм. За зарубіжними даними довговічність ТСП в цьому випадку істотно пре-

    вишает довговічність ТСП, отриманих традиційними способами (рис. 1).

    Додатково було показано, що при нанесенні ТСП на подслой попередньо нанесеного твердого шару (Cr3Si2) довговічність ТСП набагато підвищується.

    N циклів

    105 104 103 102 101

    Рис.1. Довговічність покриттів МоS2, отриманих різними способами: а - натирання; б - ТСП зі сполучною; в -плазменное напилення з джерелом постійного струму (руйнування не сталося)

    В роботі [2] відзначається велика кількість досліджень, що проводяться в цьому напрямку. Підкреслюється широке використання магнетронного способу нанесення, оптимальна товщина покриттів складає 1 мкм.

    Останнім часом ТСП, що наносяться цим методом, стали широко використовуватися для нанесення на задні кромки різців і труться інших ріжучих і деформують інструментів [2].

    5. Електрофоретичне нанесення ТСП

    Процес полягає в осадженні з водного розчину смол і водної суспензії твердих мастильних компонентів (графіту, МоS2 та ін.) Під дією постійного струму плівок, в яких рівномірно по всій товщині шару розподілені частки мастильного компонента. При температурах до 650оС досить високі антифрикційні властивості можуть бути отримані на нікелевих сплавах типу ВЖЛ-2 з покриттям графітом С-1.

    6. Магнітний метод

    Порошкові антифрикційні матеріали в комбінації з феромагнітними частинками подаються в зону тертя за допомогою накладених магнітних полів.

    Для підтримки роботи системи необхідно:

    - надати діамагнітним сухим змащенням магнітні властивості шляхом введення в них деякої кількості феромагнітних речовин;

    - деталі тертя виготовити з магнітних матеріалів;

    - розмістити вузол тертя в постійному магнітному полі;

    - робочі деталі, мастило, магніт повинні розташовуватися таким чином, щоб вони утворювали єдиний магнітний контур.

    7. Інші методи нанесення

    Крім зазначених вище в літературі є відомості про детонаційному методі нанесення частинок ТСП.

    Якість ТСП, нанесеного на деталі вузлів тертя, визначається в основному довговічністю роботи сполучення, антифрикційними властивостями (йтр.) І температурної стійкістю в залежності від великого числа факторів, що стосуються як питань технологічної підготовки поверхні тертя і нанесення МСП, так і впливу

    експлуатаційних факторів (навантаження в контакті, швидкість ковзання та ін.) і впливу зовнішнього середовища.

    Область застосування ТСП поширюється на такі галузі промисловості [1]: автомобільна, підшипникові матеріали, нарізні сполучення, атомні реактори, що розділяють антифрикційні покриття, підшипники ковзання, автономно працюючі вузли в конструкції літальних апаратів і двигунів, в тому числі космічного призначення.

    В роботі [7] відзначається, що в умовах космосу відбувається миттєва сублімація мастила, яка веде до «холодної зварюванні», що труться, в зв'язку з чим рідка мастило не застосовується. Мастило в передачах і опорах може використовуватися при строках служби 1-1,5 року. Найбільш широке застосування для цих умов отримали ТСП на основі МоS2 типу ВНДІ НП 214, 209, 213 і ін.

    В роботі [8] зазначається широке застосування для запобігання фреттинг - корозії в зоні контакту металевих сполучень фторопластових покриттів і дисульфіду молібдену (ТСП ВАП-2,3).

    Таким чином, в результаті проведених досліджень показано, що:

    1. Для умов автономної роботи вузлів тертя, що функціонують як в умовах нормальної атмосфери, так і вакууму, при навантаженнях аж до границі текучості матеріалу основи одним з найбільш перспективних мастильних матеріалів є твёрдосмазочние покриття.

    2. З числа досліджених ТСП суспензійного типу найбільшою довговічністю при низьких значеннях коефіцієнта тертя (йтр. = 0,44 - 0,56) мають ТСП типу ВНДІ НП 212 і ВАП-2.

    3. До числа перспективних методів нанесення слід віднести методи вакуумного іонно - плазмового, зокрема магнетронного нанесення тонкошарових покриттів (близько 1 мкм) МоS2 та інших мастильних компонентів.

    література

    1. Брейуейт О.Р. Тверді мастильні матеріали і антифрикційні покриття. М., Хімія, 1967, 320с.

    2. Ковальов О.П., Ігнатьєв М.Б., Семенов А.П. та ін. Твёрдосмазочние покриття для машин і механізмів, ра-

    бота в екстремальних умовах. Тертя і ізнс. 2004, т.25, №3, с.316-336.

    3. Маленков М.І., Каратушін С.І., Тарасов В.М. Конструкційні та мастильні матеріали космічних механізмів. Балт. Держ. Техн. Ун-т, СПб., 2007, с.

    4. Хопін П.М. Комплексна оцінка працездатності пар тертя з твёрдосмазочнимі покриттями в різних умовах функціонування. М., МАТИ, 2012 256с.

    5. Тьомкін І.В. Застосування графіту і дисульфіду молібдену як твердих мастил. М., 1966, 28с.

    6. Мур Д. Основи і застосування Трибоніка. Пер. з англ. М., Мир, 1978, 488с.

    7. Діняева Н.С. Конструювання механізмів антен. М., МАІ, 2002.

    8. Завалів О.А. Конструкція вертольотів. М., МАІ, 2004, 316с.

    АНАЛІЗ ЕКСПЛУАТАЦІЙНО-ТЕХНОЛОГІЧНИХ ЧИННИКІВ, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА ПРАЦЕЗДАТНІСТЬ ВУЗЛІВ

    ТЕРТЯ АГРЕГАТІВ З ТСП

    Пак Хоссейн

    АНОТАЦІЯ

    До статті Пак Хоссейна «аналіз експлуатаційно-технологічних факторів, що впливають на працездатність вузлів тертя агрегатів з твёрдосмазочнимі покриттями»

    Проаналізовано основні фактори, що впливають на працездатність пар тертя з композиційними твёрдосмазочнимі покриттями (ТСП) на основі антифрикційних наповнювачів і сполучних.

    Представлений аналіз вплив складу МСП, основних технологічних факторів (твердість зразка і контртіла), режимів нанесення і інших. Розглядається вплив експлуатаційних факторів (контактної навантаження, швидкості ковзання, температури), умов фреттинг-корозії, вплив навколишнього середовища (вакууму, радіації) на працездатність ТСП в парах тертя.

    ABSTRACT

    To the article Pak Hossein "Analysis of operational and technological factors affecting the operation of friction units with solid lubricant coatings"

    It analyzes the main factors influencing the performance of friction pairs with composite solid lubricant coatings on the basis of anti-friction fillers and binders.

    The analysis of the effect of solid lubricant coatings composition, the main technological factors (the hardness of the sample and the opposing member), application modes, and others. The influence of operational factors (contact load, sliding speed, temperature), the conditions of fretting corrosion, the impact of the environment (vacuum, radiation) on the solid lubricant performance in friction pairs.

    Ключові слова: Твёрдосмазочние покриття, Технологічні та експлуатаційні фактори.

    Keywords: Solid lubricating coating, technology and operational factors.

    Якість ТСП, нанесеного на деталі вузлів тертя, визначається в основному довговічністю роботи сполучення, антифрикційними властивостями (йтр.) І температурної стійкістю в залежності від великого числа факторів, що стосуються як питань технологічної підготовки поверхні тертя і нанесення МСП, так і впливу експлуатаційних факторів (навантаження контакті, швидкість ковзання та ін.) і впливу зовнішнього середовища.

    1.3. Вплив технологічних факторів на працездатність твердосмазочних покриттів в парах тертя ЛА

    До технологічних факторів, що впливає на працездатність пар тертя ЛА з МСП, необхідно віднести склад наноситься покрита, якість контактних поверхонь тертя (вид і режими попередньої термохімічної і механічної обробки матеріалу основи і контртіла), режими нанесення ТСП (перемішування суспензії перед напиленням і сам процес нанесення покриттів), а також якість поверхні одержуваного покриття (товщина ТСП. хвилястість, похибка форми і ін.). 1.3.1. склад покриття

    Вибір ТСП з асортименту покриттів типу ВНДІ НП вироб-водиться на основі аналізу умов експлуатації, відповідних області застосування покриття, яка в свою чергу в значній-котельної мірою визначається складом МСП, а, отже, і типом пленкообразующего речовини, так як наповнювачем для покриттів типу ВНДІ НП і ВАП в основному служить MoS2.

    Згідно з даними різних дослідників найбільш довговічними як на повітрі, гак і в вакуумі виявилися покриття з органічними пленкообразователями - сечо-віноформальдегідной (ВНДІ НП 212) і епоксидною смолою (ВНДІ НП 230), менш довговічними - покриття з кремнийорганическими полімерами (ВНДІ НП 209,213). Найбільш істотний вплив на працездатність сполучних речовин надавали підвищені температури, які після перевищення певного рівня приводили до деструкції і полімеризації плівкоутворювачів. Так наприклад, гранична температура для органічних пленкоо-Бразил не перевищує 200-250 ° С, а для еле-


    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити