Жетесова Г.С., Жаркевич О.М., Плешакова Е.А.

Карагандинский государственный технический университет

Свойства псевдосплавных износостойких и атифирикционных покрытий

Отдельным видом композиционных покрытий являются покрытия с псевдосплавной структурой, состоящие из материалов, которые не образуют твердых растворов и соединений в жидком и твердом состоянии (отличаются температурой плавления, не сплавляются между собой). Благодаря отсутствию взаимодействия этих материалов в значительной области концентраций и температур псевдосплавные покрытия сочетают в себе свойства каждого из компонентов.

Псевдосплавные покрытия являются износостойкими. Оптимальное сочетание свойств (умеренная микротвердость и достаточная пластичность), определяемое соответствующим составом интер-металлидов, отмечено в покрытиях с 10%-м содержанием алюминия.

Напыление сталеалюминевого псевдосплавного покрытия с содержанием стали в напыляемом материале 50...65 мас. % и последующая его обработка давлением с обжатием позволяют получить оптимальную структуру покрытия, С ростом содержания стали в слое псевдосплава напряжения, приводящие к отделению оксидных пленок с поверхности частиц, увеличиваются. Отделение оксидных пленок способствует повышению когезионной прочности покрытия, в результате значительно увеличивается его износостойкость и, как следствие, повышается срок службы изделий с покрытиями [1].

Псевдосплавные антифрикционные покрытия хорошо и быстро прирабатываются и проявляют меньшую склонность к задирам по сравнению с другими антифрикционными покрытиями. Псевдосплавные покрытия систем Al-сталь, Cu-сталь, Cu-Pb. Эти покрытия можно использовать для таких нагруженных деталей и узлов как: неразрезные втулки, штоки, шейки валов, редукторы, трансмиссии, металлорежущие станки, компрессоры и центробежные насосы, работающих в паре с закаленным и незакаленными шейками [2].

Использование Сu-Рb покрытия в качестве антифрикционного материала является эффективным на внутренних рабочих поверхностях стальных втулок [3].

Покрытие Cu-Al с массовой долей меди 20% рекомендовано для подшипников скольжения, работающих в узлах металлорежущего оборудования и подъемно-транспортных устройств [3].

Теплопроводность этих покрытий заметно выше, чем из стали 12X13, что должно сказываться на теплонапряженности в пятне контакта трущихся поверхностей.

Для повышения износостойкости поршней на их поверхность электродуговым способом напыляют псевдосплавное покрытие сталь-Al. С целью улучшения качества покрытия перед нанесением псевдосплавного слоя на него напыляют подслой алюминия, который легко деформируется под влиянием усадочных напряжений, возникающих в нанесенном на него сталеалюминевом псевдосплаве, предотвращая образование трещин и способствуя улучшению сцепления покрытия с основой [4].

Также были проведены исследования штоков механизированных крепей с псевдосплавным покрытием Cu + Al8, изготовленных из стали 30ХГСА, которое наносили способом двухпроволочной металлизации с независимой подачей проволок меди и алюминия газотермическим способом электродуговой металлизации. Образцы с покрытиями сняты и исследованы после 4000 ч работы. Изучение степени износа после эксплуатации показало, что в случае покрытия образцов электролитическим хромом обнаружен больший износ, чем при псевдосплавном покрытии. Исследования поверхности износа показали, что в основном реализуется абразивный износ. Для алюминиевой составляющей слоя во всех образцах после эксплуатации отмечено повышение твердости по сравнению с исходным состоянием. Для медных частиц зафиксированы повышение твердости по сравнению с исходным состоянием, в диапазоне HV 2200…2800 МПа, а также исчезновение частиц с твердостью HV 800…1500 МПа. Предложенная технология газотермического напыления покрытия способствует повышению срока службы штоков механизированных крепей и других деталей, работающих в условиях износа, и может использоваться для увеличения надежности и долговечности изделий, существенно изнашивающихся в процессе эксплуатации.

Выводы:

1. Наиболее распространенным способом получения псевдосплавных покрытий является газотермическое напыление, поскольку отличается достаточной производительностью и технологичностью. Состав покрытия регулируется изменением диаметров проволок и их скоростей подачи.

2. Полученные данные практического применения псевдосплавных покрытий указывают на эффективное использование металлизационных псевдосплавных покрытий в качестве антифрикционных и износо- и коррозионностойких материалов.

Литература:

1. Пат. 2063470 РФ. МПК С 23 С4/18, С 23 С4/04. Способ получения газотермических покрытий / А. Е. Титлянов, А. Г. Радюк, С. И. Педос. - Опубл. 10.07.1996; Бюл. №7.

2. Шашков А. Н. Антифрикционные псевдосплавы. - М.: Машгиз, 1960. -Вып. 21. - 53 с.

3. Пат. 291994 СССР, МПК С 23 С 7/00. Способ повышения износостойкости поршней / А. И. Пономарев, 3. А. Макаева, Н. В. Комлюков и др. - Опубл. 06.01.71; Бюл. №4.

4. Пат. 291994 СССР, МПК С 23 С 7/00. Способ повышения износостойкости поршней / А. И. Пономарев, 3. А. Макаева, Н. В. Комлюков и др. - Опубл. 06.01.71; Бюл. №4.