Научная статья на тему 'Влияние состава твердых смазочных материалов на износостойкость спеченных хромоникелевых сталей, полученных из распыленных порошков ВП 304.200.30'

Влияние состава твердых смазочных материалов на износостойкость спеченных хромоникелевых сталей, полученных из распыленных порошков ВП 304.200.30 Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
1
0
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
твердые смазочные материалы / коэффициент трения / сферические подшипники скольжения / нержавеющие стали / структура покрытий / solid lubricants / friction coefficient / spherical plain bearings / stainless steels / coating structure

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Конько Николай Андреевич, Гасанов Батрудин Гасанович, Дорофеев Владимир Юрьевич, Попов Юрий Витальевич

Обоснована актуальность нанесения покрытий из твердых смазочных материалов, применяемых для производства деталей узлов трения машин, на спеченные конструкционные стали. Рассмотрено влияние содержания твердых частицы дисульфид молибдена, графита и тефлона (PTFE), а также их комбинаций, на износостойкость спеченных нержавеющих хромоникелевых сталей. Доказана эффективность использования устройства для нанесения твердосмазочных покрытий различных консистенций на внутреннюю цилиндрическую поверхность внешней обоймы сферического подшипника. Выявлено, что наименьшее значение коэффициента трения при нагрузке 100 Н получено комбинацией твердосмазочного покрытия MoS2+ графит.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Конько Николай Андреевич, Гасанов Батрудин Гасанович, Дорофеев Владимир Юрьевич, Попов Юрий Витальевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Effect of solid lubricant composition on wear resistance of sintered chromium-nickel steels obtained from atomized powders VP 304.200.30

Relevance of coating of sintered structural steels with solid lubricants used for production of parts of friction units of machines is substantiated. The influence of the content of solid particles of molybdenum disulfide, graphite and Teflon (PTFE), as well as their combinations, on the wear resistance of sintered stainless chromium-nickel steels is shown. The efficiency of using the device for applying hard-lubricating coatings of different consistencies on the inner cylindrical surface of the outer cage of a spherical bearing has been substantiated. It is revealed that the lowest value of friction coefficient at 100 N load is obtained by combination of MoS2+ graphite hard-lubricating coating.

Текст научной работы на тему «Влияние состава твердых смазочных материалов на износостойкость спеченных хромоникелевых сталей, полученных из распыленных порошков ВП 304.200.30»

ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2025. No 1

Научная статья

УДК 621.762: 621.7 016.2

http://dx.doi.org/10.17213/1560-3644-2025-1-96-105

Влияние состава твердых смазочных материалов на износостойкость спеченных хромоникелевых сталей, полученных из распыленных порошков ВП 304.200.30

Н.А. Конько1, Б.Г. Гасанов1, В.Ю. Дорофеев1, Ю.В. Попов2

1Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова,

г. Новочеркасск, Россия, 2Южный федеральный университет, г. Ростов-на-Дону, Россия

Аннотация. Обоснована актуальность нанесения покрытий из твердых смазочных материалов, применяемых для производства деталей узлов трения машин, на спеченные конструкционные стали. Рассмотрено влияние содержания твердых частицы дисульфид молибдена, графита и тефлона (PTFE), а также их комбинаций, на износостойкость спеченных нержавеющих хромоникелевых сталей. Доказана эффективность использования устройства для нанесения твердосмазочных покрытий различных консистенций на внутреннюю цилиндрическую поверхность внешней обоймы сферического подшипника. Выявлено, что наименьшее значение коэффициента трения при нагрузке 100 Н получено комбинацией твердосмазочного покрытия MoS2+ графит.

Ключевые слова: твердые смазочные материалы, коэффициент трения, сферические подшипники скольжения, нержавеющие стали, структура покрытий

Для цитирования: Влияние состава твердых смазочных материалов на износостойкость спеченных хромоникелевых сталей, полученных из распыленных порошков ВП 304.200.30 / Н.А. Конько, Б.Г. Гасанов, В.Ю. Дорофеев, Ю.В. Попов // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2025. № 1. С. 96-105. http://dx.doi.org/10.17213/1560-3644-2025-1-96-105

Original article

Effect of solid lubricant composition on wear resistance of sintered chromium-nickel steels obtained from atomized powders VP 304.200.30

N.A. Konko1, B.G. Gasanov1, V.Yu. Dorofeev1, Yu.V. Popov2

:Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russia, 2Southem Federal University, Rostov-on-Don, Russia

Abstract. Relevance of coating of sintered structural steels with solid lubricants used for production of parts of friction units of machines is substantiated. The influence of the content of solid particles of molybdenum disulfide, graphite and Teflon (PTFE), as well as their combinations, on the wear resistance of sintered stainless chromium-nickel steels is shown. The efficiency of using the device for applying hard-lubricating coatings of different consistencies on the inner cylindrical surface of the outer cage of a spherical bearing has been substantiated. It is revealed that the lowest value of friction coefficient at 100 N load is obtained by combination of MoS2+ graphite hard-lubricating coating.

Keywords: solid lubricants, friction coefficient, spherical plain bearings, stainless steels, coating structure

For citation: Effect of solid lubricant composition on wear resistance of sintered chromium-nickel steels obtained from atomized powders VP 304.200.30 / N.A. Konko, B.G. Gasanov, V.Yu. Dorofeev, Yu.V. Popov. Izv. vuzov. Sev.-Kavk. region. Techn. nauki=Bulletin of Higher Educational Institutions. North Caucasus Region. Technical Sciences. 2025;(1):96-105. (In Russ.). http://dx.doi.org/ 10.17213/1560-3644-2025-1-96-105

© Конько Н.А, Гасанов Б.Г., Дорофеев В.Ю., Попов Ю.В., 2025

ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2025. No 1

Введение

При создании триботехнических материалов для работы в условиях повышенных температур и давлений целесообразность применения смазочных материалов в значительной мере определяется их химической и термической стойкостью, стабильностью и воспроизводимостью свойств [1-4]. При длительной эксплуатации машин, детали узлов трения которых обладают высокой эксплуатационной надежностью, наиболее перспективными являются хромистые и хромоникелевые нержавеющие стали 12Х13, 10Х18Н10, Х23Н19, 09Х17М3Т и другие, отличающиеся высокой коррозионной стойкостью во влажной атмосфере и в агрессивных средах. Поэтому неразборные сферические подшипники, которые устанавливаются в шасси самолета, а именно в траверсе стоек основной и передней опор шасси (рис. 1), изготавливаются из указанных сталей [5]. Детали таких подшипников скольжения должны не только обеспечивать стабильную работу при радиальных и осевых нагрузках, иметь минимальный коэффициент трения и износ, но и обладать высокой прочностью и коррозионной стойкостью.

4 5

Рис. 1. Конструктивные элементы основной опоры шасси самолетов: 1 - ось колеса; 2 - амортизационная стойка; 3 - передний подкос; 4 - задний подкос; 5 - траверса; 6 - места установки сферических подшипников

Fig. 1. Constructive elements of the main aircraft landing gear support: 1 - wheel axle; 2 - shock-absorbing strut; 3 - front strut; 4 - rear strut; 5 - crossbeam; 6 - spherical bearings installation locations

Известно, что для повышения триботехнических свойств коррозионностойких сталей и сопротивления схватыванию при высоких давлениях

пористые изделия из порошков нержавеющих сталей подвергают сульфидированию [1, 6]. Однако сульфидирование спеченных хромони-келевых сталей приводит к снижению их пластичности, ударной вязкости и прочности, т.к. сульфиды железа, образованные в процессе спекания пористых формовок, располагаются в порах и по границам контактов частиц порошка и структурно-составляющих [7, 8].

Другим способом улучшения триботехни-ческих свойств спеченных хромоникелевых сплавов является добавка в шихту дисульфида молибдена [1, 8]. В этом случае методами микроструктурного и рентгенофазового анализа не обнаружено присутствие в спеченных коррози-онностойких сталях включений MoS2, в состав которых было введено от 10 до 50 % по массе дисульфида молибдена. Установлено, что в процессе спекания формовок из порошков нержавеющих сталей частицы MoS2 взаимодействуют с другими компонентами и образуют включения из сложной сульфидно-карбидной смеси, существенно снижающие триботехнические свойства материала [7].

В образцах из порошка стали Х18Н9 с добавкой 10 - 20 % MoS2, полученных динамическим горячим прессованием, сохраняется большая часть включения дисульфида молибдена благодаря кратковременному нагреву пористых формовок заготовок перед горячей деформацией, что обеспечивает работоспособность изделий из хромоникелевых сталей, содержащих 20 % по массе Мо82 на воздухе при трении с коэффициентом 0,32 под нагрузкой 5 МПа [8, 9].

На триботехнические свойства спеченных материалов существенно влияют не только химический состав и структура матрицы, но и состав и характеристики смазочных материалов, применяемых для их пропитки [10-14].

Следовательно, научно-практический интерес представляет метод улучшения триботех-нических свойств спеченных подшипников скольжения из распыленных порошков хромо-никелевых сталей, рабочая поверхность которых покрыта твердыми смазочными материалами, позволяющими сохранить высокие механические свойства основы и с низким коэффициентом трения при требуемой износостойкости.

Цель работы - исследование влияния состава покрытий из твердых смазочных материалов на износостойкость порошковых хромоникелевых сталей, применяемых для производства неразборных сферических подшипников скольжения.

ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2025. No 1

Оборудование, материалы и методы исследования

Наружные обоймы сферических подшипников скольжения получены из порошков корро-зионностойких сталей ВП 304.200.30 фирмы «Северсталь» (Россия) (табл. 1). Внутренний сферический подшипник изготовлен из круглого прутка стали ШХ15. Твердость подшипника из этой стали после закалки и низкого отпуска колебалась в пределах 57-61 HRC.

Таблица 1 Table 1

Химический состав коррозионностойкого порошка Chemical composition of corrosion-resistant powder

Материал Химический состав, %

Si Cu Mn Ni Ti P Cr S C V W Fe

ВП 304.200.30 0,61 - 0,10 11,6 - 0,010 18,4 0,0025 0,068 - - Ост.

Кольцевые формовки прессовали на гидравлическом прессе HPM-60L в цилиндрической пресс-форме с плавающей матрицей под давлением 800 МПа (рис. 2, а) и спекали при 1150 оС в течение 2 ч в вакуумной электрической печи ВСЛ-16-22-У.

б

Рис. 2. Схема пресс-формы для двустороннего прессования кольцевых заготовок (а) и холодной штамповки наружной обоймы сферического подшипника скольжения (б): 1 - стержень; 2, 5 - верхний и нижний пуансоны; 3 - плавающая матрица; 4 - порошковая заготовка; 6 - упругий элемент; 7 - фиксирующий нижний пуансон; 8 - внутренний подшипник Fig. 2. Scheme of the mold for two-sided pressing of ring blanks (a) and cold forming of the outer cage of a spherical plain bearing (б): 1 - rod; 2, 5 - upper and lower punches; 3 - floating matrix; 4 - powder blank; 6 - elastic element; 7 - fixing lower punch; 8 - inner bearing

Перед холодной штамповкой (рис. 2, б) на внутреннюю поверхность спеченных заготовок наносили разными методами следующие твердые смазочные материалы: дисульфид молибдена MoS2 (ТУ 48-19-133-90), карандашный графит (ГОСТ 23463-79) и политетрафторэтилен (PTFE) (ГОСТ 10007-80).

Для равномерного распределения смазочных материалов по толщине по всей внутренней поверхности спеченных втулок разработано устройство [15], показанное схематично на рис. 3, а. С торца втулки через конус подавали консистентный смазочный материал и роликом 3 накатывали на внутреннюю поверхность цилиндрической втулки обоймы неразборного сферического подшипника (рис. 3, б). Испытания на износ проведены при нагрузке 100 Н в течение 30 мин на специально сконструированной машине трения, позволяющей определить коэффициент трения, износ и температуру в зоне контакта пары образец - вал.

9

1 2 3

10

г m

3

4

б

Рис. 3. Устройство (а) и способ нанесения (б) смазочного слоя на внутреннюю цилиндрическую поверхность наружной обоймы сферического подшипника:

1 - наружная обойма сферического подшипника;

2 - держатель; 3 - металлический ролик; 4 - подаваемый по желобку смазочный материал; 5 - покрытие из твердых смазочных материалов; 6 - корпус устройства; 7 - 10 - прижимные валики

Fig. 3. Device (а) and method of application (б) of lubricating layer on the inner cylindrical surface of the outer cage of the spherical bearing: 1 - outer cage of the spherical bearing; 2 - holder; 3 - metal roller; 4 - lubricating material fed along the groove; 5 - coating of solid lubricants; 6 - device body; 7 - 10 - pressure rollers

а

2

1

5

ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2025. No 1

Микроструктура исследована до и после испытания на металлографическом микроскопе «Altami MET-1M» и растровом электронном микроскопе Quanta 200. Электронно-зондовые исследования выполнены на растровом электронном микроскопе Tescan VEGA II LMU, интегрированным с системой EDX INCA Energy 450/XT. Изучены полированные алмазными материалами образцы, напыленные углеродом (~15 нм).

Результаты и их обсуждение

В случае нанесения покрытия из смеси частиц дисульфида молибдена и индустриального масла (30 : 70) методом окунания или кисточкой толщина покрытия до деформации колебалась от 10 до 50 мкм (рис. 4, а), а после холодной штамповки (см. рис. 2) не превышала 2 - 5 мкм (рис. 4, б, светлый фон).

В процессе холодной штамповки на отдельных участках в результате скольжения в зоне контакта матрица - заготовка образовались металлические контакты, но скачки роста сил трения, характерные для сухого трения, в таких случаях не наблюдались (рис. 5).

Толщина и равномерность распределения наносимого покрытия из частиц твердых смазочных материалов на внутреннюю поверхность спеченной цилиндрической заготовки зависят не только от состава смеси, но и способа нанесения. Для получения покрытия заданной толщиной и сохранения его после холодной штамповки наружной обоймы сферического подшипника консистентную смесь дисульфида молиб-

дена и индустриального масла раскатывали роликом на внутреннюю поверхность по схеме, приведенной на рис. 3, б. Технология нанесения такого покрытия изложена в [15].

л-"

к ".'^f.i

б

Рис. 4. Изображения внутренней поверхности заготовки, полученной в обратно-отраженных электронах (а), и микроструктура (б) после холодной штамповки Fig. 4. Images of the inner surface of the billet obtained in back-reflected electrons (а) and microstructure (б) after cold forging

Рис. 5. Испытания на трение образца спеченной нержавеющей стали, покрытого смесью дисульфида молибдена и графита.

Fig. 5. Friction tests of a sintered stainless steel specimen coated with a mixture of molybdenum disulfide and graphite

а

ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2025. No 1

Исследования показали, что в процессе нанесения вязкого смазочного материала по указанной технологии индустриальное масло выдавливается из зоны обжатия, а частицы дисульфида молибдена более равномерно распределяются по внутренней поверхности втулки (рис. 6, а). Толщина смазочного слоя при однократном нанесении покрытия составляла около 12 - 15 мкм (рис. 6, а), включения MoS2 (имеют светлый фон) расположены в большей степени в зоне контакта ролика со смазочным слоем. Распределение в покрытии до холодной штамповки показано на рис. 6, б.

Electron Image 1

б

Рис. 6. Структура поверхности заготовки и слоя смазочного материала (а), содержащего M0S2, полученной в обратно-отраженных электронах (BE), и спектры распределение компонентов ( б) в слое (1) и в подложке (2)

Fig. 6. Structure of the workpiece surface and lubricant layer (a) containing M0S2 obtained in back-reflected electrons (BE) and spectra of the distribution of components (б) in layer (1) and in the substrate (2)

Толщина смазочного слоя на поверхности спеченной заготовки с открытыми порами значительно больше (рис. 7, а) и хорошо сохраняется в порах после холодной штамповки наружной обоймы (рис. 7, б, в).

Рис. 7. Распределение смазочного слоя в порах (а) и (б) и спектр EDX (линии характеристического излучения молибдена и других элементов в покрытии (в)) Fig. 7. Distribution of the lubricating layer in the pores (a) and (б) and EDX spectrum (characteristic emission lines of molybdenum and other elements in the coating (в))

Коэффициент трения на начальной стадии испытания образца, вырезанного из кольца после нанесения покрытия из смеси, содержащего только дисульфид молибдена, интенсивно возрастает с 0,02 до 0,09 - 0,11, а дальше стабилизируется на уровне 0,1 - 0,12 (рис. 8, а, кривая 2). В процессе испытания более плавно возрастает температура в зоне контакта образца и ролика из стали ШХ15 (рис. 8, б, кривая 3).

а

ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2025. No 1

0,16 < 0,14 -0,12 -0,1 0,08 -0,06 -0,04 0,02 0

J7~

V

УР

3

/

V

2

\

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

t, мин

80 70 -60 50 -40 -30 20 10 0

t, °С

2

1

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

t, мин

б

Рис. 8. Зависимость коэффициента трения (а) и температуры t (б) спеченных образцов из порошка ВП 304.200.30 от состава смазочного покрытия: 1 - MoS2+графит; 2 - MoS2; 3 - графит Fig. 8. Dependence of friction coefficient (a) and temperature t (б) of sintered samples from powder VP 304.200.30 on the composition of lubricating coating: 1 - MoS2+graphite; 2 - MoS2; 3 - graphite.

В случае, когда наносили смазочный слой, состоящий из смеси дисульфида молибдена и графита с добавкой, коэффициент трения заметно снижался (рис. 8, а, кривая 1). После стабилизации режима трения коэффициент трения в этом случае колебался в пределах 0,07 - 0,08, а износ не превышал 2,7 - 2,9 мг (табл. 2), температура в зоне контакта при этом повысилась до 55 - 60 оС.

Таблица 2 Table 2

Износ внешней обоймы сферического подшипника из хромоникелевой стали в зависимости от состава смазочного материала Wear of spherical chrome-nickel steel bearing outer cage depending on lubricant composition

Состав покрытия Износ, мг Износ, %

Графит 3,3 0,47

M0S2 3,2 0,44

PTFE 5,5 0,73

MoS2+графит 2,9 0,41

M0S2+PTFE 3,1 0,44

Графит+PTFE 3,9 0,52

MoS2+графит+PTFE 5,0 0,62

При использовании в качестве твердой смазки только графита коэффициент трения несколько больше, чем при нанесении смеси из частиц графита дисульфида молибдена MoS2 (рис. 8, а, кривая 3), а зона контакта нагревается до 65 - 70 оС (рис. 8, б, кривая 3). По-видимому, это связано с ухудшением теплопроводности покрытия при добавлении графита.

В процессе испытания покрытие из смеси дисульфида молибдена и графита не только изнашивалось и уплотнялось (рис. 9, а), но при этом закрывались открытые поры (рис. 9, б), что позволяет снизить коэффициент трения и износ спеченной нержавеющей хромоникелевой стали в процессе эксплуатации. Толщина покрытия после испытания в течение 30 мин уменьшилась до 4 - 10 мкм (рис. 9, а).

б

Рис. 9. Поверхность образца, покрытого смесью Гр + MoS2, после испытания в течение 30 мин при нагрузке 100 Н.

Fig. 9. Surface of the specimen coated with Gr + MoS2 mixture after testing for 30 min at a load of 100 N

Поскольку температура в зоне контакта пар трения после испытания более 30 мин интенсивно повышалась, то исследовалось влияние режима испытания и химического состава износостойкого покрытия на структуру переходной зоны спеченной стали и покрытия. Установлено, что при наличии дисульфида молибдена и

1

а

3

ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2025. No 1

графита в антифрикционном покрытии в процессе испытания образуются тонкие чередующие слои графита и дисульфида молибдена (рис. 10, а), что в целом способствует снижению коэффициента трения и износа.

Кроме этого, частицы MoS2 и поверхностный слой образца в зоне пор деформируется, частично разрушаются и расслаиваются по поверхности испытуемого образца из хромонике-левой стали (рис. 10, а, б). Химический состав покрытия (рис. 10, в) и матрицы практически не изменяется (рис. 11).

1.5 2 25 3 3.S 4 4.5 5 5.5 в Full Scale 384 CIS Cursor: 6.112 (25 cts)_

в

Рис. 10. Структура поверхности износа покрытия из смеси Гр + MoS2 (а, б) и распределение компонентов в зоне трения после испытания (в) Fig. 10. Wear surface structure of the coating made of Gr + MoS2 mixture (a, б) and distribution of components in the friction zone after the test (в)

По результатам картирования видно, что в частицах карбида хрома (на рис. 11, а они имеют более темный фон) концентрация хрома значительно выше, чем его среднее содержание в порошках ВП 304.200.30, что может отрицательно влиять на коэффициент трения в случае, когда такие частицы будут расположены непосредственно в зоне контакта со сферической поверхностью внутреннего подшипника (рис. 2, б).

Рис. 11. Распределение хрома (а) и никеля (б) в спеченной стали из порошков ВП 304.200.30 после испытания в течение 30 мин

Fig. 11. Distribution of chromium (a) and nickel (б) in the sintered steel from powders of VP 304.200.30 after testing for 30 min

Для изготовления подшипников скольжения широко применяется тетрафторэтилен (тефлон - PTFE). Поэтому в качестве твердого смазочного материала использовали смесь частиц PTFE, графита и дисульфида молибдена с индустриальным маслом. В случае добавления в смазочное покрытие только PTFE коэффициент трения f несколько больше, чем при использовании дисульфида молибдена или смеси его с графитом (рис. 12, кривая 2). С увеличением времени испытания этих образцов более 20 - 25 мин при

ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2025. No 1

нагрузке 100 Н коэффициент трения f и температура в зоне контракта пар трения интенсивно возрастают (рис. 12, а, б, кривые 2), что связано с декструкцией PTFE. Если использовать в качестве антифрикционного покрытия смеси графит + РТ.Е (50:50), то /в установившимся режиме увеличивается до 0,16 - 0,18 (рис. 12, а, кривые 3 и 4), что в два раза выше, чем при использовании смеси из дисульфида молибдена и графита, температура / в этом случае существенно возрастает после испытания в течение 14 - 15 мин (рис. 12, б, кривые 3 и 4).

Это обусловлено более низким коэффициентом теплопроводности тефлона и графита в режиме сухого трения. Следовательно, в качестве твердой смазки PTFE можно использовать только при малых нагрузках или низких скоростях трения. /

0,4 п

0,32 -0,24 -

0,16 -0,08 -

4 3

S- s* y \

II c»- ** --' > 2

V ч

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

t, мин

120 100 80 60 40 20 0

t, °С

4 3

\ 1

2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

t, мин

б

Рис. 12. Влияние времени испытания на коэффициент трения (а) и температуры (б) с использованием покрытий, нанесенных на спеченные образцы из порошка ВП 304.200.30: 1 - M0S2+PTFE (50:50);

2 - PTFE; 3 - графит+MoS2+PTFE; 4 - графит+PTFE Fig. 12. Effect of test time on the coefficient of friction (a) and temperature (б) using coatings applied to sintered specimens made of EP 304.200.30 powder: 1 - MoS2+PTFE (50:50); 2 - PTFE;

3 - graphite+MoS2+PTFE; 4 - graphite+PTFE

Однако покрытие из смеси Мо$2+РТ.РЕ отличается боле высокой износостойкостью (см. табл. 2), стабильным коэффициентом трения при установившемся режиме трения (см. рис. 12, а, кривая 2). При наличии в смазке частиц политетрафторэтилена с повышенной поверхностной энергией в сочетании со слоистой структурой дисульфида молибдена активируется процесс формирования смазочной пленки на поверхности нержавеющей стали, равномерно заполняются все неровности и дефекты поверхности, что снижает потери на износ и коэффициент трения. Способность дисульфида молибдена расслаиваться на мельчайшие чешуйки при воздействии нагрузок повышает стойкость образования задиров на поверхности пар трения.

Заключение

1. Предлагаемое устройство для нанесения покрытия на внутреннюю цилиндрическую поверхность наружной обоймы сферического подшипника обеспечивает заданную и равномерную толщину покрытия из частиц твердых смазочных материалов и заполняет ими открытые поры, что снижает коэффициент трения и износ и повышает эксплуатационный ресурс узлов трения.

2. Установлено, что в случае нанесения покрытия из смеси дисульфида молибдена и графита коэффициент трения после испытания в течение 2 - 3 мин стабилизировался в пределах 0,07 - 0,08, а износ не превышал 8 - 10 мкм. Обосновано, что антифрикционный слой из смеси MoS2+графит отличается более высокой износостойкостью (см. табл. 2) и стабильным коэффициентом трения при установившемся режиме трения вследствие формирования в процессе трения противозадирных смазочных пленок на сферической поверхности подшипников трения.

Список источников

1. Косторнов А.Г. Триботехническое материаловедение. Луганск: Изд. Ноулидж, 2012. 696 с.

2. Федорченко И.М., Пугина Л.И. Композиционные антифрикционные материалы. Киев.: Наукова думка, 1980. 404 с.

3. Sintered Powder Materials for Friction Units of An-tonov Aircrafts / V.N. Korol', S.A. Bychkov, A.G. Molyar et al. // Materials Science. 2003. Vol. 39, № 1. Рр. 132-135.

а

ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2025. No 1

4. Валликиви А.Ю., Пугина Л.И. О зависимости свойств спеченных антифрикционных материалов на основе железа от их состава // Порошковая металлургия. 1973. №6. С 39-41.

5. Киселев Ю.В., Киселев Д.Ю. Шасси самолета Superjet. Самара: Изд. СГАУ, 2014. 29 с.

6. Слысь И.Г., Перепелкин А.В., Федорченко И.М. Исследование структуры и свойств спеченной нержавеющей стали, содержащий дисульфид молибдена // Порошковая металлургия. 1973. № 9. С. 37-41.

7. Борирующее спекание порошковых нержавеющих сталей / И.Г. Слысь, И.М. Федорченко, Л.И. Пугина, В.П. Богомолов // Порошковая металлургия. 1973. №10. С. 16-23.

8. Симилейский Б.М., Малеванный А.И. О термостойкости дисульфида молибдена в условиях динамического горячего прессования// Трибоника и антифрикционное материаловедение. Новочеркасск, НПИ, 1980. С. 232 - 233.

9. Johnson P.K. European Conference on Advances in Structural P/M Component Production (CEURO PM97) // The International journal of Powder Metallurgy. 1998. Vol. 34. №1. Pр. 67-68.

10. Зозуля В.Д. Эксплуатационные свойства порошковых подшипников. Киев: Наукова думка, 1989. 288 с.

11. Порошковая металлургия. Материалы, технология, свойства, области применения: Справочник / И.М. Федорченко, И.Н. Францевич, И.Д. Радомы-сельский и др. Киев: Наукова думка, 1985. 624 с.

12. Влияние химического состава порошковых желе-зомеднографитовых сплавов и смазочных материалов на диффузионный массоперенос и трибосин-тез промежуточных структур / Б.Г. Гасанов, А.А. Азаренков, Е.В. Харченко, Г.Г. Панчвидзе // Вестник Магнитогорского государственного технического университета имени Г.И. Носова. 2023. Т.21, № 2. С. 114-126.

13. Федорченко И.М., Пугина Л.И., Слысь И.Г. Подшипниковые сульфидированные металлокерами-ческие материалы на основе нержавеющих сталей // Трение и изнашивание при высоких температурах. М.: Наука, 1973. С. 115-120.

14. Конько Н.А., Гасанов Б.Г. Устройство для нанесения твердосмазочных покрытий на внутреннюю цилиндрическую поверхность втулки. Патент №2823556 С1 РФ. 2024.

References

1. Kostornov A.G. Tribotechnical material science. Lugansk: ed. Knowledge; 2012. 696 p.

2. Fedorchenko I.M., Pugina L.I. Composite antifriction materials. Kiev: Naukova Dumka; 1980. 404 p.

3. Korol' V.N., Bychkov S.A., Molyar A.G., Nechiporenko O.Yu., Semenchenko V.P., Romashko I.M., Trofimov VA. Sintered Powder Materials for Friction Units of Antonov Aircrafts. Materials Science. 2003;39(1):132-135. (In Russ.)

4. Vallikivi A.Yu., Pugina L.I. On the dependence of the properties of sintered antifriction materials based on iron on their composition. Poroshkovaya metallurgiya. 1973;(6):39-41.

5. Kiselev Yu. V. V., Kiselev D. Yu. Superjet airplane landing gear. Samara: ed. SGAU; 2014. 29 p.

6. Slys I.G., Perepelkin A.V., Fedorchenko I.M. Study of the structure and properties of sintered stainless steel containing molybdenum disulfide. Powder Metallurgy. 1973;(9):37-41.

7. Slys' I.G., Fedorchenko I.M., Pugina L.I., Bogomolov V.P. Boriruyushchee spekanie poroshkovykh nerzhaveyush-chikh stalei. Poroshkovaya metallurgiya. 1973;(10):16-23.

8. Simileiskii B.M., Malevannyi A.I. O termostoikosti disul'fida molibdena v usloviyakh dinamicheskogo goryachego pressovaniya. Tribonika i antifriktsionnoe materialovedenie. Novocherkassk: NPI; 1980. Pp. 232 -233.

9. Johnson P.K. European Conference on Advances in Structural P/M Component Production (CEURO PM97). The International journal of Powder Metallurgy. 1998;34(1):67-68.

10. Zozulya V.D. Operational properties of powder bearings. Kiev: Naukova Dumka; 1989. 288 p.

11. Fedorchenko I.M., Frantsevich I.N., Radomyselsky I.D. et al. Powder Metallurgy. Materials, technology, properties, applications: Reference book. Kiev: Naukova Dumka; 1985. 624 p.

12. Gasanov B.G., Azarenkov A.A., Kharchenko E.V., Panchvidze G.G. Influence of chemical composition of powder iron-copper-graphite alloys and lubricants on diffusion mass transfer and tribosynthesis of intermediate structures. Bulletin of Magnitogorsk State Technical University named after G.I. Nosov. 2023;21(2):114 - 126. (In Russ.)

13. Fedorchenko I.M., Pugina L.I., Slys I.G. Bearing sulfidized metal-ceramic materials based on stainless steels. Friction and wear at high temperatures. Moscow: Nauka; 1973. Pp. 115 - 120.

14. Konko N.A., Gasanov B.G. Device for applying solid lubricant coatings to the inner cylindrical surface of a bushing. Pateny RF, no. 2823556 C1. 2024.

ISSN 1560-3644 BULLETIN OFHIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2025. No 1

Сведения об авторах

Конько Николай Андреевичя - аспирант, кафедра «Международные логистические системы и комплексы», [email protected]

Гасанов Батрудин Гасанович - д-р техн. наук, профессор, кафедра «Международные логистические системы и комплексы», [email protected]

Дорофеев Владимир Юрьевич - д-р техн. наук, профессор, кафедра «Технология машиностроения, технологические машины и оборудование», [email protected]

Попов Юрий Витальевич - канд. геол.-минерал. наук, доцент, кафедра «Общей и инженерной геологии».

Information about the authors

Nikolay A. Konko - Postgraduate, Department «International Logistics Systems and Complexes», [email protected]

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Batrudin G. Gasanov - Dr. Sci. (Eng.), Professor, Department «International Logistics Systems and Complexes», [email protected]

Vladimir Yu. Dorofeev - Dr. Sci. (Eng.), Professor, Department «Engineering Technology, Technological machines and equipment», [email protected]

YuryV. Popov - Cand. Sci. (Geol.-Mineral.), Associate Professor, Department of «General and Engineering Geology».

Статья поступила в редакцию / the article was submitted 12.12.2024; одобрена после рецензирования / approved after reviewing 26.12.2024; принята к публикации / acceptedfor publication 10.01.2025.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.