300 кгс/см и более . Коэффициент трения при таком сочетании материала снижается до 0,17-0,25.

На рис. 96 приведены данные из работы [7], полученные при испытаниях на машине МИ-1 (схема трения колодочка-сегмент- ролик) титановых сплавов после различной поверхностной обработки при трении по закаленной стали и применении смазки. При

оценке этих данных сле-Vkd, f ДУт учитывать, что удель-

200г \ л I-I г-1 г-лОЯЗ нагрузка схватывания

составляет только примерно половину критической нагрузки , указанной на рис. 96, так как поверхность вкладыша при испытаниях была равна 2 см. Значительное понижение коэффициента трения при оксидировании происходит благодаря хому, что оксидированная поверхность особенно после ее покрытия лаками металь-вин, БФ-2 или суспензией фторопласта-4 хорошо воспринимает смазку. Для лучшей адгезии лаков авторы [7 ] предлагают предварительное опескоструи-вание поверхности трения. С последним трудно согласиться, так как шероховатость поверхности после пескоструйной обработки будет находиться в пределах V4-V5, что, видимо, недостаточно для твердых трущихся поверхностей и будет приводить к повышенному износу антифрикционного материала.

Данные С. М. Бурдиной, А. Г. Максимовой и др. (рис. 97), полученные при испытаниях однородных и разнородных пар материалов на машине МИ-1, показывают значительную эффективность различных методов обработки поверхности титана. Особо обращает на себя внимание высокая нагрузка схватывания при сухом трении (более 100 кгс/см) пар, в которых титан был покрыт суль-фидированным слоем молибдена или вольфрама. Коэффициент

Состояние поверхности тренил

Рис. 96. Влияние различных способов подготовки поверхности на антифрикционные свойства титана [7]:

/ - шлифованная; 2 - очищенная песком; 3 - азотированная; 4 - очищенная песком и азотированная, о - то же, что и 4 и покрыта лаком БФ-2; 6 - оксидирована; 7 - очищена песком и оксидирована; 8 - то же, что и 7 и покрыта лаком БФ-2

трения для всех указанных на рис. 97 сочетаний обработанного титана с другими материалами не превышал 0,12 и только для сочетания 4-11 (пористый хром в паре с БрОФ7-0,2) при смазке маслом ДП-11 его значение достигало 0,16. Схватывание в однородной паре из поверхностно-упрочненного титана наступает либо после износа упрочненного слоя, либо после его скалывания (выкрашивания), поэтому путь трения до наступления схватывания

н

1Ш 1Ш

Смазке МС-70

дп-ц

без тезки

Рис. 97. Нагрузка схватывания титана после различной обработки поверхности:

/ - оксидирование; 2 - хромирование и диффузионный отжиг; 3 - твердое хромирование; 4 - пористое хромирование; 5 - химическое никелирование; 6 - химическое никелирование и твердая смазка типа СТМ-1, 7 - молибдеиирование с сульфидирова-нием, 8 - вольфрамирование с сульфидированнем; 9 - сталь 40X, HRC 35 - 50; сталь 38XC, HRC 30 - 40; 10 ~ сталь ШХ15, HRC 60 - 62; сталь ДЗМ5, HRC 63 - 64; - БрОФ7-0,2, 12 - аустенитный чугун; /3 -сталь 3X13 азотированная

имеет параболическую зависимость от удельной нагрузки (рис. 98). Анализ результатов испытаний на работоспособность и износостойкость выявляет общие особенности поведения поверхностно-упрочненного титана при трении. При трении неупрочненного титана по поверхности титана, упрочненной различными методами, наблюдается перенос (намазывание) титана на упрочненную поверхность с одновременным постепенным износом упрочненного слоя. Неупрочненная поверхность титана значительно наклёпывается и обогащается газами, микротвердость на ней возрастает до H, = = 600-т-1000 кгс/мм и при схватывании происходит выкрашивание или сколы упрочненного слоя. Интенсивность износа такой пары велика и линейно возрастает с нагрузкой (рис. 99). При соче-

il75

тании двух поверхностно-упрочненных деталей интенсивность износа при низких удельных давлениях невысока (рис. 99), что соответствует случаю, когда упрочненный слой еще сохранился на обеих деталях пары. После износа упрочненного слоя на одной из деталей пары трение приобретает такой же характер, как и при сочетании упрочненного титана с неупрочненным (на рис. 99 кривые 2 и J). Применение смазки минеральным маслом (вместо воды или при сухом трении ) характер трения не изменяет, но

увеличивает работоспособ-

J00O

-2000

i 1000

so т 150 200 250 q, кгс/см

Рис. 98. Зависимость нагрузки схватывания от пути трения сплава ВТ5 в воде с 3% NaCl при V = 0,2 м/с:

/ - одна деталь окснднроваиа при 850° С - 5 ч, другая - при 800° С - 1 ч, 2 - обе детали оксидированы прн 800° С - 1 ч, 3 - одна деталь оксидирована прн 800° С - 1 ч, другая - без обработки

ность пары до момента износа упрочненного слоя. Так как работоспособность однород-

Jh-W

10 т 50 70 щ д, кгс/см

Рис. 99. Зависимость интенсивности износа от удельной нагрузки при трении по оксидированному при 800° С - 1 ч сплаву марки ВТб в воде с 3% -ным NaCl:

/ - сплав BT5 без обработки, 2 - сплав ВТо, оксидированный прн 800* С-1 ч

НЫХ титановых пар уменьшается с возрастанием нагрузки, для их оценки и выбора при конструировании для реальных узлов трения целесообразно ввести коэффициент работоспособности С (кгс/см*-км) по аналогии с таким же коэффициентомдля подшипников качения. Обработка полученных данных, аналогичных приведенным нарис. 98, показывает, что коэффициент С = qL.

Показатель степени п для однородных пар трения зависит от метода поверхностного упрочнения, вида смазки, скорости трения и находится в пределах 1,1-1,5. Для ряда исследованных пар трения при скорости трения до 0,2 м/с и смазке водой, консистентными и жидкими смазками величину п можно с достаточной для практики точностью принять несколько заниженной и равной ft = 1,2. Коэффициент работоспособности представляет собой удельную работу нормальной силы, действующей на поверхности трения, до наступления разрушения или износа упрочненного слоя и схватывания. В табл. 52 приведены обобщенные данные

по предельно допустимым параметрам трения однородных пар, полученные из условия отсутствия схватывания при частичном износе упрочненного слоя. При этом на трущихся поверхностях допустимо образование царапин, рисок и других аналогичных повреждений глубиной до 0,05 мм. По этим причинам данные по износостойкости в таблице не приводятся. При выборе пар трения по данным табл. 52 следует руководствоваться величинами коэффициента работоспособности С и допустимой удельной нагрузкой q\, по которым можно определить допустимый путь трения L ] км, а значит, и ресурс работы узла

[?]

Для более наглядной оценки эффективности различных методов поверхностного упрочнения титановых сплавов в разнородных парах трения, введем относительный критерий износа /q, см*/кгс.

где У - объем изношенного материала, см; N - нормальная к поверхности трения сила, кгс; L - путь трения, см.

Физически относительный критерий износа представляет собой отношение объема изношенного материала к работе нормальной силы в узле Для случая, когда объемный износ пропорционален номинальной поверхности трения, величина /о может быть определена по линейному износу - или интенсивности износа

где A/i - линейный износ, см.

Относительный критерий износа должен, как правило, определяться для установившегося и неустановившегося участков кривой износ-путь трения при нагрузках, при которых сохраняется линейная зависимость (или близко к линейной) интенсивности износа от нагрузки, т. е. для случая сохранения данного вида фрикционной связи по И. В. Крагельскому [41 ]. Необходимо также определять среднее значение /о за время испытаний. Как известно, интенсивность износа в значительной степени зависит от коэффициента взаимного перекрытия вз, представляющего собой отношение контактирующих поверхностей в трущейся паре. Данные табл. 53 показывают, что при трении бронзы марки БрОФ10-1 по оксидированному сплаву ВТ5 интенсивность износа бронзы значительно зависит от вз. в то время как относительный критерий износа сохраняет практически близкое значение, не зависящее от вз- Эти данные показывают также целесообразность применения для уменьшения линейного износа в возможных случаях обратных пар трения. Определение значений /о позволяет

E g Ь

s= о -1 -a-a z

s г s

Ш к n> s

о X Ш

о ю S s

о D3 Ь ft о О

m a: a:

отз 3

(OS ю

N3 О О

О N3

о о

,4, О

00 м д о < П)

н ш-

со D3

о со

о ф.

н сл

* а g g

D3 И

о fP

о о to -

со 4

Удельная нагрузка q, кгс/см

Скорость трения v. м/с

Коэффициент работоспособности С, кгс/см-км

Ей о о

Ориентировочное значение динамического коэффициента трения f

2 о о

и о ь

о ь

? О)

слтз

,0} Q

1 Ы

SD3 D3 CJI fp о fP

OT3 )3 Ш

ю - -

о сл о

о о о ю*ю -

о to оо -

- юю to сл сл

о о о

- со ф. о to сл

л-о ~

о to

слтз

о; to

S to э

Й со-рн ? Л- сл

- S

о о

О тэ

О (D

Удельная нагрузок а (?, кгс/см2

Скорость трения в, м/с

Коэффициент работоспособности С, кгс/см2- км

= Z о о

о< Е

Ориентировочное значение динамического коэффициента трения /