Строительные машины и оборудование, справочник






Износостойкость и физико-химические процессы при трении ретинакса фк-16л по чугуну чнмх


Категория:
   Долговечность и эффективность тормозных устройств


Износостойкость и физико-химические процессы при трении ретинакса фк-16л по чугуну чнмх

Во время лабораторных исследований фрикционных материалов, кроме коэффициента трения и температуры, определяли изменения приведенного линейного и массового износа, а также изучали изменения макро- и микроструктуры поверхности трения и поверхностных слоев; проводили металлографический, спектральный, рентгенографический и другие виды анализов.

Для изучения процессов, протекающих в поверхностных слоях различных фрикционных материалов, при изменении внешних механических воздействий, среды и других факторов, как показали исследования, удобно ввести какую-либо классификацию или систематизацию этих процессов, что облегчит обобщение всех видов анализов и разработку соответствующих рекомендаций.

В нашей работе процессы были систематизированы по температурам, вызываемым различными удельными нагрузками, скоростями и другими факторами. При этом, кроме температуры, учитывали износ, наличие или отсутствие структурных изменений, фазовых превращений, диффузионных и других процессов.



В зависимости от свойств самих фрикционных материалов, характера протекающих физико-химических процессов и их влияния на фрикционные характеристики и износостойкость для каждого материала существуют определенные стадии развития всех процессов и явлений. При трении чугуна по ретинаксу ФК-16л отдельные процессы и явления имеют свои особенности развития по

Сравнению с процессами в других: испытанных материалах.

Для материала ФК-16л при испытании его по чугун 1 можно назвать четыре стадии развития процессов: первая — да температуры 200 °С, вторая — 200—600°С третья — 600—950 °С и четвертая — температура 950 °С и выше. На рис. 47—48 представлены типичные для этих стадий микроструктуры поверхностных слоев образцов.

До температуры 200 °С (скорость скольжения 0,125 м/с удельная нагрузка 5—25 кгс/см2) поверхность трения чугуна покрыта весьма тонкой пленкой окислов, при срыве которой иногда можно видеть ее абразивное воздействие. Разрушается пленка окислов и на латуни, содержащейся в ретинаксе. Класс чистоты поверхности трения на этой стадии в отдельных случаях повышается до 10—12-го. Износ чугуна и ретинакса наблюдается незначительный и происходит за счет механического разрушения тонких окисных пленок чугуна, как бы полирования поверхностного слоя материалов ФК-16л и ЧНМХ. Процессы на этой стадии определяются главным образом исходными свойствами материалов.

Пластические деформации проходят в весьма тонких поверхностных слоях и заметных структурных изменений в материалах не происходит. Рентгеноструктурным анализом фазовых превращений в чугуне не обнаружено, на ретинаксе же в этот период начинает проявляеться а-фаза железа и микротвердость отдельных структурных составляющих поверхности трения чугуна несколько повышается.

Рис. 1. Зависимость приведенного массового износа (/ в мт/сын 1000 м пути) образцов из материала ФК-16л (а) и чугуна (б) от величины удельной нагрузки (при различных скорости скольжения):
1 — 0,125 м/с; 2, Зл 4 и 5 — соответственно 0,628; 1,256; 6,28 и 12,56 м/с

Рис. 2. Микроструктуры сечений поверхностных слоев образцов из чугуна ЧНМХ, испытанных по материалу ФК-16л:
а —V = 0,125 м/с; р – 15 кгс/см2, Х450; б – 1,256 м/с; р = 80 кгс/см2, Х70; в — о – 12,56 м/с; Р = 5 кгс,/см2; г – и = 25,12 м/с; р = 10 кгс/см2, Х450

Рис. 3. Микроструктуры сечений поверхностных слоев образцов из материала ФК-16л, испытанных по чугуну ЧНМХ:
а — v = 0,125 м/с; р = 5 кгс/см2, Х70; б — v – 1,256; р = 100 кгс/см2, Х180; в — v = 6,28 м/с; р = 80 кгс/см2, Х180

Максимальный выход газообразной фракции наблюдался при температуре около 600 °С. Поверхности трения образцов после испытания были покрыты либо жидкими фракциями смолы при низких температурах, либо тонкой пленкой продуктов разложения смолы черного цвета, при температуре 500— *500°С. Класс чистоты поверхностей трения примерно 8 и 9-й. Образцы, изготовленные из чугуна, имеют незначительный износ, который несколько повышается с увеличением удельной нагрузки, а при скорости 0,628 м/с практически не изменяется с изменением нагрузки.

Приведенный линейный износ образцов из ретинакса значительно возрастает в указанном диапазоне скорости с увеличением удельной нагрузки. Увеличивается также и массовый износ. Увеличение износа ретинакса особенно при температурах 400—500 °С можно объяснить разложением связующего на большую глубину, началом образования на поверхности трения рыхлого мелкозернистого порошкообразного слоя, состоящего из компонентов ретинакса. Появляется значительное побеление поверхностного слоя образца с внешней стороны.

В поверхностных слоях чугунных образцов микроструктурным анализом обнаружено увеличение содержания феррита по сравнению с исходной структурой.

Микротвердость поверхности трения чугуна несколько повысилась и находилась в пределах от 450 до 550 кгс/мм2, а ретинакса — 120—200 кгс/мм2 (исходная поверхность имела микротвердость 75—90 кгс/мм2). Микротвердость перлита поверхностного слоя чугуна, замеренная на микрошлифах, была 360—400 кгс/мм2. Таким образом, произошло некоторое упрочнение поверхностного слоя за счет упруго-пластических деформаций при трении.

Рентгеноструктурным анализом обнаружено изменение фазового состава поверхности трения ретинакса. На поверхности трения ретинакса, кроме иходных, появилась а-фаза и фаза Fe304. В некоторых случаях при испытании наблюдался срыв тонкой пленки с поверхности трения ретинакса. На поверхности трения чугуна обнаружена исходная а-фаза, а также Fe304 и у-фаза, хотя температура при данном испытании была 520 °С. Температура замерялась на глубине 0,5 мм от поверхности трения и если изменение температуры по глубине чугунного образца принять с учетом температурного градиента, то температура поверхности трения при испытании была не выше 560—580 °С.

Снижение температуры а—у-перехода на 200—250°С за счет влияния высоких удельных давлений и пластиче ских деформаций замечено и другими исследователями Появление остаточного аустенита в данном случае, вероятно, можно объяснить как наличием пластических деформаций, так и повышением температуры выше критической в пятнах контакта поверхности трения, хотя объемная температура не достигала критической величины

Третья стадия развития процессов при испытании материала ФК-16л проходит при температуре от 500-600 до 900—950 °С (скорость 1,256 м/с, удельные нагрузки 60—100 кгс/см2). В этом диапазоне удельных нагрузок износ чугуна увеличивается незначительно, а износ ретинакса несколько снижается по сравнению с износом при таких же удельных нагрузках, но при скорости 0,628 м/с. Некоторое уменьшение приведенного линейного и массового износа ретинакса можно объяснить положительным влиянием латуни, входящей в состав ретинакса. Присутствие латуни несколько повышает теплопроводность ретинакса. В этой стадии латунь вначале размягчается (температура плавления латуни 920°С), а затем плавится и покрывает тонким слоем поверхности трения. При плавлении латуни поглощается большое количество тепла (теплота плавления латуни равна 42 кал/г).

Наряду с этим происходит более интенсивное разложение связующего с выделением газообразных продуктов и образованием коксообразных слоев на поверхности трения. Класс чистоты поверхности трения соответствует 8—9-му. В поверхностных слоях чугуна начинает происходить окисление вдоль графитовых пластин, а в деформированную поверхность ретинакса внедряются продукты износа чугуна. Микротвердость поверхности трения чугуна повышается до 640— 1000 кгс/мм2, а ретинакса — до 400—500 кгс/мм2. Как показали исследования микроструктур чугуна, в поверхностных слоях появляется светлый фон с иглами мартенсита, микротвердость которого повышается до 1070 кгс/мм2; микротвердость окисленных участков равна примерно 300 кгс/мм2.

Фазовым рентгеноструктурным анализом образцов, работавших при температуре 1000 °С, обнаруживаются в поверхностных слоях чугуна, кроме входной, у-фаза, фазы Fe304 и Fe203. На поверхности трения ретинакса появляются а-фаза, у-фаза и Fe304, ре20з, FeO.

Проведенные исследования показывают, что на поверхности трения образцов, работающих в указанных условиях, четко проявляется рабочий слой, в данном случае содержащий элементы не обоих как обычно материалов пары трения, а различные фазы структуры чугуна.

При дальнейшем увеличении скорости скольжения при температуре более 950—1000°С (скорость скольжения 6,28 м/с — удельные нагрузки 15—80 кгс/см2; скорость скольжения 12,56 м/с — удельные нагрузки 5— 25 кгс/см2 и скорость 18,84—25,12 м/с — удельные нагрузки 5—15 кгс/см2) проходит четвертая стадия развития процессов. Она характеризуется значительным размягчением поверхностного слоя чугуна, покрытием поверхности трения обоих образцов тонким рабочим слоем матового оттенка, образованном в основном из чугуна и его измененных структурных составляющих; класс чистоты поверхности трения примерно 9—10-й. Тонкая металлическая пленка, разрушаясь при трении, оказывает абразивное воздействие как на размягченную поверхность чугуна, так и на ретинакс.

Рис. 5. Профилограммы поверхности трения:
1. 2, 3, 4 — после приработки образцов из материалов ЧНМХ, ФМК-11, ФМК-8 и ФК-16л; 5 —после испытания образцов из чугуна по материалу ФМК-11 (при низких температурах); 6 — после испытания образцов из чугуна по ФМК-11 (при наличии схватывания); 7 — после испытания образцов из чугуна по чмк-11 (зона малого износа); “ — образцов из материала ФК-16л, испытанного по ЧНМХ, с образованием металлического слоя; 9 — ооразцов из материала ФМК’-8, работавшего по чугуну ЧНМХ

Износ ретинакса при скорости скольжения 6,28 ц 12,56 м/с с увеличением нагрузки (нагрузка 15—25 кгс/ /см2) сначала постепенно, а затем резко увеличивается При скорости 18,84 и 25,12 м/с образец из ретинакса выдерживал испытания даже при минимальной нагрузке не более 1—2 мин, наблюдалось воспламенение ретинакса, срыв поверхностного слоя на большую глубину вследствие интенсивного выгорания связующего, а при повышении удельной нагрузки — и разрушение образцов.

Увеличивается также износ чугуна (как массовый, так и линейный), особенно интенсивно при скорости скольжения 12,56 м/с и более. Микротвердость поверхности трения чугуна несколько снижается и находится в пределах 560—700 кгс/мм2, очевидно, за счет интенсивного образования на поверхности трения фазы Fe304, имеющей твердость 645 кгс/мм2, по данным работы [47]. Поверхность трения ретинакса имеет микротвердость 210—450 кгс/мм2.

Металлографическим анализом обнаруживается окисление у поверхности трения чугунных образцов и появление структуры типа карбидной сетки, а также мартенситной. Пластические деформации распространяются на большую глубину материала с образованием на поверхности образца мелкодисперсной структуры, под которой выявляется мартенсит. На поверхности трения виден тонкий слой продуктов износа чугуна и окисленных частиц ретинакса. Микротвердость поверхностного слоя под продуктами износа 790—1300 кгс/мм2.

Структурный анализ образцов из ретинакса обнаруживает наличие зоны деформирования, проходящей на большую глубину. Поверхность трения ретинакса покрыта тонким слоем чугуна, под которым виден слой, состоящий из мелких металлических частиц, внедрившихся в ретинакс. Еще глубже располагается коксоподобная ячеистая структура ретинакса (оставшаяся после разложения связующего) и проходит граница деформированного слоя. При травлении такого шлифа на металлическом слое ретинакса становится заметной измельченная структура чугуна, разрушенные пластинки графита и иногда игольчатая структура мартенсита (см. рис. 48, в). Металлический поверхностный слой образцов из ретинакса имеет микротвердость 450—850 кгс/мм2, на коксообразной ячеистой структуре отпечатки микротвердости по-„учить не удалось, а более глубокие слои имеют твердость 90—100 кгс/мм2.

рентгеноструктурный анализ поверхностей трения чугуна и ретинакса подтверждает вышеизложенные изменения. На поверхности трения и чугуна и ретинакса обнаруживаются примерно одинаковые фазы. На чугуне имеются а-фаза, у-фаза и фазы реэ04 и Fe203, а на ретинаксе, кроме этого, обнаруживается незначительное количество фазы FeO. В поверхностном слое материала ФК-16л — количество у-фазы больше, чем а-фазы железа.

Таким образом, в результате проведенных испытаний пары трения фрикционный материал ФК-16л — чугун ЧНМХ изучены физико-химические процессы, протекающие в этих материалах, а также определены стадии развития различных процессов и явлений в поверхностных слоях материалов. Исследованиями установлено образование специфичного рабочего слоя (третьего тела) при трении в условиях существования всех стадий изнашивания. При низких температурах тонкий рабочий слой образуется преимущественно из материала ФК-16л на обоих образцах, а при высоких — из чугуна, проникающего в пластмассу.

Читать далее:

Категория: - Долговечность и эффективность тормозных устройств

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины

 

Поиск по сайту:


Статьи по теме::
Основные пути повышения долговечности и эффективности тормозных устройств
Износостойкость и физико-химические процессы при трении металлокерамики фмк-11 по чугуну
Исследования фрикционных материалов в лабораторных условиях коэффициент трения и температура
Детали тормозных устройств, работающие в условиях смазки
Детали тормозных устройств, работающие в условиях сухого трения
Методика исследования физико-химических процессов в материалах фрикционных узлов
Проведение исследований на испытательной машине
Испытательная машина
Краткий обзор исследований по фрикционным материалам
Требования к фрикционным материалам


Остались вопросы по теме:
"Износостойкость и физико-химические процессы при трении ретинакса фк-16л по чугуну чнмх"
— воспользуйтесь поиском.


Машины городского хозяйства
Естественная история машин
Транспортная психология
Пожарные автомобили
Автомобили-рефрижераторы
Монтаж и эксплуатация лифтов
Тракторы