Дослідження особливостей консолідації антифрикційних матеріалів на основі порошкової суміші Сu–Pb–C

Abstract

UA: У статті наведено результати досліджень різних методів отримання антифрикційного матеріалу «мідь–свинець–графіт» методами порошкової металургії. За допомогою гарячої вакуумної електроконсолідації порошків, що є єфективною для тугоплавких матеріалів, визначено умови для роздільного холодного пресування, а саме – формування виробу при 500 МПа і спікання при 900 °С, що більш продуктивно для металевих порошків. З переліку досліджених органічних рідин було обрано гас, який дав змогу отримати якісні вироби без тріщин з густиною 5,6–5,9 г/см3 при зусиллі навантаження близько 500 МПа. Спікання проводилось в інертному середовищі азоту, що дало змогу зменшити втрати свинцю до 2–5 % при температурах вище 700 °С. Твердість отриманих зразків становила 42– 46 НВ за Брінеллем (135–150 МПа). Механічна обробка зразків різними різальними інструментами проводилась при різних швидкостях і показала гарну оброблюваність. Оброблені деталі при зберіганні не змінювали свої розміри. За допомогою розробленої технології можливо виготовляти композиційні матеріали з густиною 4,4–6,2 г/см3 і твердістю від 30–48 НВ за Брінеллем (99,9–159 МПа).

EN: The article represents the results of research of various methods of obtaining antifriction material "copper-lead-graphite" by methods of powder metallurgy. With the help of hot vacuum electroconsolidation of powders, which is effective for refractory materials, the conditions for separate cold pressing are determined, namely, product formation at 500 MPa and sintering at 900 °C, which is more productive for metal powders. The initial formation of the samples was carried out in a collapsible steel mold on a hydraulic press with a force of up to 200 tons from a mixture of powders of copper, lead and graphite, which had dimensions of 60–200 μm. Sintering was performed in a vacuum oven at temperatures of 700– 900 °C for 20–30 minutes. To obtain a density of more than 5.6 g / cm 3 , it is necessary to significantly increase the pressure during the formation of powders. During the formation of the dry mixture, compression transverse cracks appear. Liquefied kerosene was selected from the list of studied organic liquids, which allowed to obtain high-quality products without cracks with a density of 5.6–5.9 g/cm3 at a load force of about 500 MPa. Sintering was performed in an inert nitrogen environment, which reduced lead losses to 2–5 % at temperatures above 700 °С. Nitrogen was first supplied to the vacuum chamber to a pressure of 1 atmosphere, and after increasing the temperature in the chamber, the nitrogen pressure rose to 1.2 atm. The hardness of the obtained samples was 42–46 HB according to Brinell (135–150 MPa). Machining of samples with different cutting tools was performed at different speeds and showed good machinability. Processed parts during storage have not changed their size. With the help of the developed technology it is possible to produce composite materials with a density of 4.4–6.2 g/cm3 and a Brinell hardness of 30–48 HB (99.9–159 MPa).