Файл: Крылов К.А. Повышение износостойкости деталей самолетов.pdf

пытаний (характер нагружения, смазка) не соответствовали ре­ ально существующим в шарнирах самолетных конструкций.

Данные испытания показали, что в исследованных пределах, с увеличением исходного зазора в шарнире наблюдается тенден­ ция к увеличению интенсивности его изнашивания (табл. 3).

Т а б л и ц а . 3'

Влияние величины начального зазора на интенсивность изнашивания шарнира

Ид полученных результатов можно сделать следующие прак­ тические выводы:

1) для повышения износостойкости и долговечности шарниров при.ремонте самолетов следует собирать их на нижнем пределе допуска на зазор, заданного конструктором; .

2)прекратить там, где это возможно, пользование ремонтны­ ми, как правило, увеличенными зазорами;

3)имея в виду все возрастающие межремонтные ресурсы сан молетов, целесообразно при ремонте собирать шарниры (в кото­ рых зазоры заданы третьим классом точности изготовления дета­ лей) по второму классу точности.

Все эти опыты были проведены при однократном заполнении шарнира смазкой. В процессе опыта смазка загрязнялась продук­ тами изнашивания и тем больше, чем интенсивнее оно приходи­ ло. В то же время в реальных конструкциях смазка в шарнирах периодически обновляется.

Для еще большего приближения условий испытаний-к реаль­ ным была проведена серия опытов с периодически возобновляемой смазкой в шарнире. Испытания проводились при тех же условиях трения, что и в предыдущих случаях, но смазка продавливалась через шарнир диаметром 20 мм с помощью специальной масленки после каждых двух часов изнашивания.

Полученные в этих опытах результаты в принципе подтверди ли выявленные выше закономерности процесса изнашивания. Из­ менился лишь темп возрастания зазора в связи с тем, что в дай-’ ном'случае каждые 2 ч в зазор подавалась вместе со смазкой новая порция абразива, не затупленного и не разрушенного тре­ нием.

47

8. ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ БРОНЗОВЫХ (ВТУЛОК ШАРНИРОВ ПУТЕМ ИХ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРИ РЕМОНТЕ

При ремонте самолетов часто приходится браковать бронзовые втулки, работавшие в шарнирных узлах. Причиной этой браковки является увеличение их внутреннего диаметра свыше допустимых ремонтных значений из-за износа, а также наличие на поверхности трения глубоких рисок, вмятин, выработок и других дефектов, воз­ никших при эксплуатации.

Методов восстановления изношенных втулок, приемлемых для ремонтных заводов, пока не было. Известные способы электроли­ тического осаждения на бронзу сплава меди с оловом или фрик­ ционного бронзирования позволяют наносить лишь тонкие слои покрытия, что не решает задачи. Кроме того, желательно, чтобы восстановленный слой был близок по структуре к исходной брон­ зе и не содержал дефицитного олова.

Методом электрометаллизации молено наносить на металли­ зируемую поверхность или непосредственно слой бронзы, или по­ лучать соответствующего состава псевдосплав. Этим методом можно получить слой любой необходимой толщины, при этом про­ цесс восстановления может быть механизирован.

Металлизационные покрытия пористы, хорошо удердшвают смазку, обладают хорошими антифрикционными свойствами. Не­ достатком их являются высокие внутренние напряжения, нерав­ номерная сцепляемость с основным металлом из-за загрязнения металлизационного слоя окислами. При тяжелых режимах трения это молсет привести к отслаиванию покрытия. Кроме того, метал­ лизационные слои обычно имеют невысокую прочность на разрыв и отличаются хрупкостью.

Этим и объясняется то, что опособ электрометаллизации не на­ шел применения для восстановления размеров деталей при авиа­ ремонте.

Отсутствие способов восстановления бронзовых втулок вызы­ вает необходимость при ремонте самолетов изготавливать их в большом количестве из пруткового металла или соответствующих заготовок, расходуя для этой цели значительное количество бронзы.

Группой авторов [52] разработан гальванодиффузионный спо­ соб восстановления размеров бронзовых втулок, свободный от ука­ занных выше недостатков, и использующий хорошо освоенные в авиаремонте технологические приемы.

В основу способа положены два последовательно проводимых технологических процесса: гальваническое меднение и диффузион­ ное алитирование. Ограничиться только наращиванием на деталь слоя меди нельзя из-за ее низких антифрикционных свойств и не­ достаточно прочного сцепления, особенно при больших толщинах. Для улучшения антифрикционных свойств меди и повышения твердости производится диффузионное легирование ее алюминием, в результате чего медный слой превращается в алюминиевую

48'

бронзу. В процессе алитирования, выполняемого при значительной температуре, на границе слоя меди и основной бронзы протекают диффузионные явления, что обеспечивает прочное сцепление пок­ рытия.

Подлежащие восстановлению втулки зачищают абразивной шкуркой, отдельные глубокие риски и вмятины плавно выводят шабером. Затем втулки монтируют на подвеску для электролити­ ческого меднения, производят электрохимическое обезжиривание втулок, промывку их, протравливание в смеси кислот и еще раз промыва ют. После этого выполняют меднение в сернокислом эле­ ктролите стандартного состава. Длительность меднения выбирают в зависимости от необходимой толщины слоя с учетом последую­ щей механической обработки втулок.

В большинстве случаев, исходя из статистических данных по износу втулок шасси самолетов разных типов, нанести слой меди толщиной 0,4—0,5 мм оказывается достаточным.

Втулки с наращенным слоем меди устанавливают в контей­ нер из нержавеющей стали и засыпают алтирующей смесыо на основе алюминиевой пудры. Герметически закрытый контейнер помещают в печь и выдерживают его при заданной температуре в течение 2 ч. В этих условиях происходит диффузионное леги­ рование меди алюминием и образование слоя по структуре и ме­ ханическим свойствам близкого к исходной алюмііниевожелезогшкелеиой бронзе.

Алитирующую смесь готовят путем смешения в соответствую­ щей пропорции отожженной и свежей алюминиевой пудры ПАК-4 с добавлением небольшого количества хлористого аммония.

По окончании алитирования контейнер с втулками извлекают из печи II охлаждают на воздухе. Затем его разбирают. При необ­ ходимости может быть проведена дополнительная термическая об­ работка втулок для повышения твердости наращенного слоя. Тер­ мообработка заключается в закалке втулки при температуре 900°С в воде или масле и старении при температуре 300°С в те­ чение 1—2 ч.

Восстановленные втулки подвергают токарной обработке для получения необходимых размеров, сверлят в них маслопроводя­ щие отверстия, нарезают маслораспределительные канавки.

’Исследования восстановленных втулок показали, что наращен­ ный слой весьма прочно сцеплен с основным металлом. При микроструктурных исследованиях граница между нанесенным слоем и основным металлом была почти не видна, алюминий в медной основе был распределен равномерно. Твердость нанесенного слоя без дополнительной термической обработки составляла 200— 220 кГ/мм2, после термообработки 290—330. кГ/мм2.

Износостойкость наращенного слоя в различных условиях из­ нашивания при трений по закаленной стали и электролитическо­ му хрому, а также способность его удерживать смазку не уступа­ ли исходной бронзе БрАЖН 10-4-4.

На рис. 28 показаны кривые изнашивания образцов из бронзы и алитированной меди, работавших по стали ЗОХГСНА и элект­ ролитическому хрому, в условиях возвратно-вращательного и воз­ вратно-поступательного движения.

Рис. 2$. Кривые изнашивания образцов при возвратно-'вращателыюм (а) и воз­ вратно-поступательном (б) двнжешш:

/ — бронза по стали; 2 — бронза по хрому; 3 — медь алитированная по стали; 4 — медь али­ тированная по хрому (/ — образец из бронзы или алитированной меди; I I — образец из стали)

Испытания при возвратно-вращательном движении проводи­ лись на стенде, конструкция которого показана на рис. 25, с изме­ ненной системой подачи смазки. В данном случае смазку (ЦИАТИМ-201 с добавлением 2% по весу абразивного порошка КП-3) подавали в зону трения с помощью пресс-масленки (см. схему на рис. 28, а). Продавливание смазки производилось через каждые 2 ч испытания, что позволяло периодически вводить в за­ зор новую порцию абразива, т. е. приблизить условия трения к ра­ боте шарнира в реальной 'эксплуатации. Испытания проводились при статической нагрузке на шарнир Р = 50 кГ, динамической, соответствующей моменту инерции рамы, /=0,26 кГ-см-сек2 и числа качаний рамы — 360 в минуту. При этом диаметр шарнира был 20 мм, а ширина изнашиваемого пояса втулки 5 мм.

В данных условиях износостойкость алитированной меди ока­ залась практически равной износостойкости бронзы. Разброс ве­ личин износа алитированных образцов был очень небольшим (на рис. 28, а зона разброса заштрихована), что говорит о стабиль­ ности свойств наращенного слоя.

Испытания при возвратно-поступательном движении проводи­ лись на машине 77МТ-1 [13] с измененной конструкцией образ­ цов и системой подвода смазки (см. рис. 28, б). Эти изменения позволяли ускорять приработку образцов и подавать смазку не­ посредственно в зону трения. Испытания велись при удельном

50

давлении 31,2 кГ/см2, скорости трения 115 двойных ходов нижнего образца в минуту при длине хода 80 мм. Смазку — жидкость АМГ-10— подавали капельным способом через масленки по че­ тыре-пять капель в минуту в обе зоны трения. Величина износа образца определялась с помощью индикаторного приспособления без разборки узла трения.

При этих испытаниях износостойкость алитированной меди при трении по закаленной стали ЗОХГСНА и электролитическому хро­ му оказалась даже выше, чем у бронзы БрАЖН 10-4-4.

При испытании на машине МИ-1 алитированные образцы ,в па­ ре с роликами из стали ЗОХГСНА показали несколько более высо­ кий коэффициент трения, чем бронза БрАЖН10-4-4 (рис. 29). Од­ нако алитированная медь при работе со смазкой ЦИАТИМ-201 оказалась более устойчивой против заедания, чем бронза.

При работе с маслом АМГ-10 коэффициент трения бронзы и алитированной меди п-о стали ЗОХГСНА был практически одина­ ковым.

Эксплуатационная проверка в узлах шасси самолета показала, что восстановленные этим способом, втулки не уступают по изно­ состойкости новым бронзовым втулкам. Данным способом можно восстанавливать не только втулки шарнирных соединений, но и другие, работающие на изнашивание, детали из алюминиевых бронз БрАЖН 10-4-4 и БрАЖМц-10-3-1,5.