Тозуға төзімді материалдар

Пән: Өнеркәсіп, Өндіріс
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

ТОЗУҒА ТӨЗІМДІ МАТЕРИАЛДАР

КІРІСПЕ

Қарқынды төзу жағдайларда жұмыс істейтін конструкциялы бөлшектер машина және прибор жасауда кең қолданылады. Оларға шестерналар, хроповиктер, жұлдызшалар, майлы насостардың статорлары мен роторлары, жұдырықшалар, жынжырлардың ролик төлкелі бөлшектері, текстильді машиналардың ұршықты сақиналар және т. б жатады.

Тозуға төзімді бөлшектердің материалдарынан сұранатын талаптарының негізгілері жоғары беріктілік, иілгіштік және тозуға төзімділік-үйкелесудің орташа коэфициенті. Бұл қасиеттер майламай жұмыс істеуде немесе оның шектеулі келтіруде үйкелестің ауыр жүктемелі түйіндерін сенімді пайдаланумен қамтамасыз етуі.

Ұнтақты тозуға төзуді материалдар жақсы байқалатын гетерогенді құрылымымен сипатталады.

Ұнтақты конструкциялы тозуға төзімді материалдардың физика-механикалық қасиеттердің жоғарғы мәндері бұйымдардың жоғарғы тығыздықта (тіпті кеуексіз), рационалды меирлесуде және термиялық немесе термомеханикалық өңдеуде жетеді. Осы материаларды тозу төзімділігін көтеретін тиімді құралы бұзуға қарсы қоспалар болып табылады. Әдетте бұл қиын балқитын немесе интерметалдық қосылыстар (карбидтер, боридтер, алюминидтер, силицидтер) . Осы материалдардың құрамына қатты жаққыштар (графит, сульфидтер, селенидтер) немесе оңай балқитын металлдар енгізеді.

Тозуға төзіді материаллдардың сенімді жұмысының негізгі шарты қарқымды тозуға келтіретін үйкелісетін денелердің беттерінің макроустаудың ерекшеленуі.

КОНСТРУКЦИОНДЫ ТОЗУҒА ТӨЗІМДІ МАТЕРИАЛДАРДЫҢ ЖАСАУ ПРИНЦИПТЕРІ.

Ұнтақты тозуға төзімді материалдардың жасауының негізгі принциптеріне келесілер жатады :

1. Материалдың құрылысы гетерогенді қажет және тартылған пластикалық матрицада бірқалыпта таратылған қатты түйіршіктерден құрылуы қажет. Бұл жағдайда қосылған жүктеме негізінде қатты фазаның қосылуына әсер етеді, ал матрицада кедергілердің релаксациясы өтеді.

2. Материалдың құрылысы үйкеліс үрдісінде өзгермеуі қажет немесе үйкеліс және төзудің көзқарасы жағынан тиімді құрылымға қайта құрылуы қажет.

3. Үйкелесетін материалдардың бетін қабаты беріктілігі аз болуы қажет, төмен жатқан қабаттарға қарағанда (оң градиенттің ережесі) .

4. Беттік қабат үйкеліс үрдісінде жабысқалуы қажет.

5. Қоршаған ортаның әсерінен материалдарда құрылымдық өзгерістер, беріктілік пен иілгіштіктің сипаттамаларының нашарлануы болмауы қажет.

6. Материалдық құрамына қатты жаққыш ретінде жүмыс істей алатын заттар енгізу қажет.

7. Материалдардың құрылымдық құрамдастарларының арасында адгезиалық байланыс болуы тиіс.

8. Бұзуға қарсы қоспалар материалдық беріктілігін төмендетпеуі қажет.

9. Қатты қоспалардың үйкеліс коэффиценті өзінің арасында және матрицаның матрицалы бойынша минималды болуы қажет.

Тізілген шарттар ұнтақты металлургия әдістерімен материалдарды алу кезінде оңай орындалады.

Макрогетерогенді құрылымды материалдың матрицаға құрамы әдетте 15-25% жоғары құрайтын бұзуға қарсы (антиұстағыш) қоспаларды енгізу арқылы және материалдың гемогенизациялануы жүруі үлгермейтін күйежентектеу режимдерін режимдерін қолдану арқылы жасауға болады. Ұнтақты тозуға төзімді материалдар тығыз (Т≤10%) олуы қажет. Олек екілік престеу пресовкаларды күйежентектеу олардың ыстық престеуімен, ыстық немесе суық штамтаумен бейметалды балқымамен өте қиын балқитын металдң ішеі өнімнің сіңірілуі арқылы алынады.

Тепе -тең емес құрылысты материалдар.

Күйе жентектеу үрдісінде, қалыптасқан дорекігеторегенді құрлысты материалдар иілгіш металдқ матица және ондағы тепе тең таралған оксидтердің қиын балқитын қоспалары немесе 15-20% мөлшерінде интерметаллидтердің қатты қоспалпры болып табады. Осы материалдардан бұйымдардың үйкеліс үрдісінде келесі жағдайлары болуы мүмкін : метал (м-м) литал қатты қоспа (м-ққ), қатты қоспа -қаты қоспа (ққ-ққ) .

Бірінші жағдайы әсерлесетін беттерін қарқымды тозумен ж»не үйкелістің жоғары коэфициенті аулаумен сипатталады .

Екінші (м-ққ) ж»не үшінші (ққ-ққ) әсерлердің жағдайларды аулаумен жүрмейді. Сондықтан металдың беттерінің үйкеліс кезінде орны бар көшкінтәріздес микроаулап алу (пісіруге дейін), дөрекігетерогенді беттерде микроулауға, металлдық әсерлердің көбісінің түзілу моментіне сәйкес келетін, айналады. Келесі уақыт моментінде олар М-ҚҚ және ҚҚ-ҚҚ әсерлерімен үзіледі.

Тозудың интенсивтілігі және үйкеліс коэффициент бірінші орында үйкелісетін беттер арасында микроаулағыштығының өлшемдерімен анықталады. Үйкелесудің максималды мәні қатты күйінде жоғарыц ерігіштігі бар әртүрлі атты немесе интерметаллдық қосылыстар түзетін металлдардың, сонымен қатар ОЦК-мен немесе ГЦК-кристалдық торы бар біраттас металлдардың үйкелісі кезінде байқалады. Үйкеліс коэффицентінің төмендетілген мәндері гексогональды тығыздалған кристаллдық торы бар металлдарда, балқымалар түзбейтін қатты металлдарда сонымен қатар байқалған гетерогенді құрылысы бар (қола, шойын, қыздырылған болат) материалдарда орын алады. Үйкеліс коэффицентердің салыстырмалы жоғары емес мәндері бейметалл типті булардың үйкелісі кезінде байқалады.

Шыны-шыны немесе қиын балқитын қосылыс-қиын балқитын қосылыстардың буларының үйкелісі кезінде аулау байқалмайды.

Бұндай материаллдардың мысалдарды ЖЧ 25х3 маркалы күйежектелген конструкциалық хромды болат, машиналардың үйкеліс түйіндерін дайындау кезінде алдында қолданылған Ш х 15 болат және 20 х цементті болатқа қарағанда өте тозуға төзімді болып табылады.

Осы болаттардың күйежентектеу температурасы хром бойынша материалдың гомогенизациясы өтпеуі үшін таңдалынады. Материалдың құрылысы өте ірі феррохром қосылған металлдың матрицамен салыстырғанда жоғары қаттылығы бар перлитоферит болып табылады. ЖЧ25х3 болатының физика-механикалық және фрикциялық сипаттамалар 1-кестеде көрсетілген.

Шх15 болатына ұқсас (химиялық құрамы бойынша) түзілген күйежентектелген ЖЧ20х3 болаттың тозуға төзімділігі үлкен, кезектілігі 10-12 % және оған беріктілік пен қаттылық бойынша қалып тұратындығын ескермесе Р9 болатымен шектеулі үйкеліс режиміндегі бақылаулары 2, 5 м/с жылдамдықта және қысымы 3, 4 МПа-да ЖЧ 20х3 материалы тозуға төзімділігі жағынан Шх15 болатынан 5 есе асады. ЖЧ 20х3 болатынан дайындалған шегірткелі- прессті қондырғының майлы насостың ұнтақ бөлшектердің өндірістік қолданысы майлы насостың қоры 3000-12000 сағ. дейін көтеруге мүмкіндік береді.

1-кесте. Көміртегі 0, 6-0, 8; хром 2, 8-3, 3(массалық үлесі % темір-қалғалы құрамды ЖЧ 25х3 болатының физика-механикалық және фрикциялық сипаттамасы.

г/см

Микроқұрылым

Бастапқы күйі

Қыздырудан және жіберуден кейін

МПа

г/см: 6, 8-7, 0

Микроқұрылым: Легирленген перлитоферрит және хромды фаза

: Мартенсит (

9, 5 ГПа ), тростит және тростомартенсит (

7 ГПа ), хромды қосылыстар (

10, 5

13, 0 ГПа) сол сияқты

250-300

г/см: 7, 50-7, 65

Микроқұрылым: Сол сияқты

: Сол сияқты

600

г/см

МПа

, кДж/м

HRC

, ГПа

І , мкм/км, КТ-Р9,

г/см: 6, 8-7, 0

МПа: 550-60

%: 1, 4-1, 5

, кДж/м: 120-140

HRC: 40-45

H, ГПа: 8, 0-9, 5

І, мкм/км, КТ-Р9,: 0, 05

г/см: 7, 50-7, 65

МПа: 1100

%: 1, 5

, кДж/м: 150

HRC: 50-57

H, ГПа: 7, 5-8, 7

І, мкм/км, КТ-Р9,: . . .

Темір негізінде, құрамында бор карбиді бар ұнтақты материалда жоғары беріктілігі мен тозуға төзімділігі болады.

Осы материалдардан бұйымдардың күй тежектеу кезінде (әдетте 2 сағ. ішінде) отырғызғыштықты активтендіретін сұйық фаза түзуі күйежентектеуден кейін ұнтақты материалдар немесе темір корбориді бар ферротоперритің эвтектоидтіге дейін ұсақ түйіршікті құрылысы, сонымен қатар түйіршіктер шектері бойынша орналасқан эвтектоидкасы бар.

2-кесте. Көлемдік отырғызушықтық, темір-бор карбиді материалдардың физика-механикалық қасиеттер және тозуға төзімділік .

Бор карбидінің иассалық үлесі, %

НВ, МПа

МПа

45 Болат қатынасы бойынша тозуға төзімділіктің өсуі

t,C: 1100

Бор карбидінің иассалық үлесі, %:

0, 5

1, 0

1, 5

3, 0

НВ, МПа:

1100

1400

МПа:

650

700

45 Болат қатынасы бойынша тозуға төзімділіктің өсуі:

3, 0

3, 4

t,C: 1200

Бор карбидінің иассалық үлесі, %:

0, 5

1, 0

3, 0

6, 0

НВ, МПа:

1300

1600

МПа:

650

680

45 Болат қатынасы бойынша тозуға төзімділіктің өсуі:

3, 3

3, 6

Легирлеген матрица және күрделі карбидтер мен боридтердің дисперсті қатты қоспаларды материалдардың жоғары беріктілігін және жазуға төзімділігімен қамтамасыз етеді. Темір-бар карбиді материалы үйкеліс жағдайында жұмыс істейтін аспаптардың бөлшектерін дайындауда ұсынылады.

Жоғары тозуға төзімділікпен темір-феррохром, темір-марганец, темір-ферротитон, темір-титан карбиді материалдары сипатталады. Жоғары температураларда бұзуға қарсы қоспалар магний оксиді Мдо немесе муллит 3 бар никель немесе кобальттың негізінде тозуға төзімді материалдардың жұмысқа қабілеттілігі жоғары материалдарды аргонда 1380-1400 С-да 12 сағ. ішінде суық пресстің және күйжентектеу жолымен алады. Стеллит бойынша үйкеліс 60 С -да және =0, 89 с/c, f=0, 09, I=5:6 мкм/км. Жоғары температураларда ең тозуға төзімді құрамында 40-65% молибден, 1-19% вольфрам, 20-55 % кремний және 5-20% цирконий, мырыш немесе хром оксиді бар материал болып табылады.

Қатты білдірілетін гетерогенді құрылысымен жоғары қаттылық қатты балқымаларда байқалады, осымен олардың абразивті тозу жағдайларда жоғары тозуға төзімділігі түсіндіріледі.

Карбидохромды балқымаларды жоғары хром карбидінен және 5-30 масс. үлес. % никельдің (КХН материалы ) немесе никель-фосфорлы балқыманың (ҚХНФ материалы) пресстелуі мен сутегі ортада немесе 1150-1300 С вакуумда келесі күйежентектеу арқылы алынады.

Карбидохромды балқымаларды фильерлер матрицалар, материаллдар мен балқымалар тарту үшін оправаларды калибрлі және өлшеуіш аспап, пресс-фермалар дайындауда қолдануға болады. Тозуға қарсы тұрақтылық, мысалы, карбидохромды қатты балқымаларда, осы тұрақтылыұты тез кезілетін болаттарда 20-40 есе, ал кейбір жағдайларда 100 есе нт көтереді.

4. МЕТАЛЛОШЫНЫЛЫ МАТЕРИАЛДАР

Металлошынылы материалдар -металл мен шыны ұнтақтарының қоспасынан алынған ұнтақты материалдар. Олардан жасалған бұйымдарды шикі өнімді келесі күйежентектелуі мен шикіқұрамды суық пресстеу арқылы алады. Шынылы компонент ретінде таралы терезелі, кварцті, термотұрақты, электровакуумды және әртүрлі диірмендерде немесе аттриторларда ұнтақталуымен алынған басқа шынылар болып табылады.

Шынылар аморфты, метатұрақты және изотропты заттар болып табылады. Шыны балқыманың сипатты ерекшелігі- температураның төменделуі кезінде тұтқырлықтың өсуі, сондай-ақ, қату үрдісі жаңа фазаның түзілуінсіз жүреді. Ал құрылысы орталық бөлігінің құрылысы кристалдық тор түзілуіне жақын, перииферийлі-аморфты болатын ұсақ едәуір деформирленген кристалдар мен кристаллиттер жиынтығы болып табылады. Пісіру кезінде шынының тұтқырлығы 10 Н/м, ал одан жасалған бұйымды пресстеу кезінде-4* Н/м жоғары емес, күйежентектеу кезінде - шамамен Н/м.

сияқты құраушылар тұтқырлықты жоғарлатса, ал -оны төмендетеді. Борлы ангидрид жоғары температурада ангидрид құрамы 15% дейін оның мәнін жоғарлатады, ал көп құрамы- төмендетеді. Жоғары коррозиялы материалдарды дайындау үшін №23, №36, №40, №29, №46 және басқа шынылар ұсынылады. Жоғары термотұрақтылықпен бұйымдарды дайындауда №17, 3с-9, 3с-11, №46, цирконийлі және басқа шынылар ұсынылады, ал ыстыққа төзімді материалдар алу үшін-пирекс, 13В, №40, кварцті және басқалар.