Файл: Антифрикционные пористые сплавы Е. Ф. Меркулов. 1960- 6 Мб.pdf

Таблица 13

Химический состав антифрикционных чугунов

39

Для успешного использования антифрикционных чугунов всех:

типов в подшипниках требуется надежная смазка, точная механиче­ ская обработка и тщательный монтаж.

Важной особенностью чугуна как антифрикционного материала является затрудненная прирабатываемость, требующая применения специальных мер, как например, приработка на холостом ходу или

на облегченных режимах.

Хорошие результаты дают специальные смазки для приработки, травление поверхности, покрытие поверхности чугунного подшип­ ника пластичными металлами.

В случаях тяжелых условий работы и необходимости повысить

износостойкость предпочтение отдается чугуну с шаровидным гра­

фитом и возможно меньшим содержанием феррита.

Однако все вышеописанные антифрикционные чугуны не могут

полностью заменить оловянистые бронзы, так как они, как правило, могут работать при спокойной нагрузке с окружной скоростью,

не превышающей 0,25 м/сек, и при удельной нагрузке 400—450 кг/см2.

Если же окружная скорость равна 1 м/сек, то удельное давлениене должно превышать 100—120 кг/см2, а при окружной скорости 3 м/сек удельное давление не должно быть более 20 кг/см2. Крометого, смазка при применении этих антифрикционных чугунов должна подаваться непрерывно и в большем количестве, а шейки валов,

или осей должны иметь твердость большую, чем у чугунных втулок.

Вот почему для замены оловянистых бронз и был предложен, испытан и применен пористый антифрикционный чугун, обеспечи­

на вкладышах из того или иного антифрикционного материала, начи­ ная от высокооловянистых баббитов марки Б83 и до антифрикцион­ ного чугуна включительно, вопросы циркуляции смазки, ее нагрева, и того, как нагреваются и охлаждаются вкладыши подшипников,

получают доминирующее значение. От них в значительной степени зависит правильная, нормальная и бесперебойная работа двига­ теля.

Пористость антифрикционного материала, в том числе и пористостьантифрикционного чугуна, обеспечивающая рациональный и полный теплообмен смазки путем просачивания масла через поры, — необхо­ димое качество хорошего антифрикционного сплава.

На основе изложенного и был предложен антифрикционный пори­ стый высокопрочный чугун.

Для образования пор и повышения антифрикционных свойств,

был применен свинец (РЬ) и поташ (К2СО0).

Химический состав антифрикционного пористого чугуна приво­

дится в табл. 14.

40

Таблица 14

Химический состав антифрикционного высокопрочного пористого чугуна

Плавка чугуна производится в обычных вагранках. Могут быть

использованы и другие плавильные агрегаты, обеспечивающие наибо­ лее надежно заданный химический состав. Шихтовка на заданный химсостав пористого антифрикционного чугуна ведется по аналогии с шихтовкой обычных чугунов. При расчете шихты за основу должен быть принят серый и половинчатый чугун с добавкой 10—20% сталь­ ного лома.

Что касается фосфора (Р) и свинца (РЬ), то таковые вводятся в ковш с жидким металлом перед заливкой форм. Кроме того, металл обрабатывается в ковше поташом (КгСО3).

Таким образом, на каждые 100 кг жидкого расплавленного чугуна,

при шихтовке должно быть заготовлено:

1)фосфора (Р) 0,5—1 кг (с надбавкой на угар);

2)свинца (Pb) 1—2 кг, т. е. в 2 раза больше заданного по химсо­

ставу, исходя из учета его интенсивного выгорания и испарения; 3) поташа (КгСО3) 1 кг в прокаленном порошкообразном виде..

Ввиду того, что поташ вводится в ковш перед самой заливкой литейных форм, его надлежит предварительно развесить по емкости ковшей в специальные литейные «колокольчики» (колпачки), дающие

возможность опускать поташ на дно ковша.

Итак, в очередную плавку заготовленные для пористого антифрик­ ционного чугуна специальные калоши в середине или в конце плавки одна за другой загружаются в вагранку.

Температуру металла на желобе вагранки желательно иметь. 1370—1380° С.

Сразу же в ковш у вагранки загружается фосфор, который тща­ тельно перемешивается, затем после некоторого выстаивания с по­ верхности ковша удаляется шлак, и ковш с металлом транспорти­ руется к месту заливки.

В поставленный для заливки ковш вводится в «колокольчике» поташ, тщательно перемешиваемый. После перемешивания и реакции поташа на поверхности металла образуется слой шлака, который счи­ щается лопаточкой.

И наконец перед самой заливкой вводится нарезанный кусочками свинец; свинец перемешивается вместе с горячим чугуном по всемуковшу, и металл разливается в формы.

41

Весь дальнейший процесс литейной технологии производится «обычно принятыми способами, т. е. происходит заливка, выбивка

■форм, очистка и обрубка отливок.

Естественно, что литейная технология меняется в зависимости ют плавильного агрегата.

16. Термообработка антифрикционного пористого чугуна

Термообработка антифрикционного пористого чугуна (АПЧ)

находится в функциональной зависимости от того, какую микро­

структуру хотят получить в соответствии с техническими условиями.

Поэтому при желании получить перлитную структуру с содержа­ нием феррита не более 15% АПЧ подвергают нормализации, а для

получения феррито-перлитной структуры по аналогии со структу­ рой ковкого чугуна АПЧ подвергают отжигу.

Нормализация придает АПЧ однородную для данной партии деталей мелкозернистую структуру, так как перлит при нормализа­ ции приобретает тонкое мелкозернистое строение.

Охлаждение деталей АПЧ после нагрева и выдержка при норма­ лизации производятся на воздухе.

Несмотря на то, что в настоящее время нормализация распро­ странена в машиностроении больше, чем отжиг, так как она является гораздо более производительной операцией, требует меньших произ­ водственных площадей, меньше оборудования и рабочей силы,

однако при получении мелких деталей втулок и вкладышей из анти­ фрикционного пористого чугуна следует отдать предпочтение отжигу

этих деталей, при котором получается структура ковкого чугуна. Как известно, ковким чугуном называется вязкий, хорошо сопро­

тивляющийся разрыву и ударной нагрузке чугун, отличающийся наличием в ферритной или перлитной основной структуре хлопье­ видных графитных выделений, получаемый путем отжига белого чугуна.

Термообработка АПЧ аналогична одному из способов получения ковкого чугуна. Известно, что ковкий чугун получается длительным

отжигом чугунных деталей в высших окислах железа (Fe2O3 или

в Fe3O4) или в песке. При отжиге в окислах железа ковкость чугуна и улучшение его механических свойств достигается за счет выгора­ ния углерода с поверхностных слоев отливок, а при отжиге в песке происходит преобразование карбид-углерода в аморфный углерод.

При термообработке отливок из антифрикционного пористого чугуна был принят их отжиг в песке, как лучший, в силу того, что наряду с появлением новых механических свойств (ковкости, тягу­ чести и вязкости), улучшением и повышением временного сопротивле­ ния на разрыв микроструктура отливок получалась однородной по всему сечению. Перлитно-графитный антифрикционный пористый чугун, особенно в случаях мелкопластинчатого строения перлита и мелких графитных выделений, обладает высокими механическими

■свойствами и износостойкостью и вместе с тем хорошо обрабатывается режущим инструментом.

42