Таблица 61. Результаты испытаний ходо вых резьб с трапецеидальной резьбой 20Х 4

N, циклы SooOr

3000 -

2000 -

20000 -

8000

6000 -

4000 -

2000

t 5 do

N, циклы

2O0O

1000

<<3

Рис. 103. Результаты испытаний раз

движении

1 - 7, 14 - 16 - валики из сплава марки 4 - оксидирование при 850° С; 5 - азоти новым покрытием, 15 - литое состояние; 10 - БрАМц9-2, - капрон, 12 - тек сталь 2X13; 20 - сталь

ЛИЧНЫХ материалов в узле вал-втулка : а - при возвратно-поступательном образцов; б - то же, вращательном: s - то же, винтовом:

ВТ5; / - без упрочнения; 2 - оксидирование прн 800° С, 3 - оксидирование при 750° С; рование, 6 - химическое никелирование; 7 - хромирование, 14 - оксидирование с нейло-16 - литое состояние и оксидирование при 800° С, S - БрОЦ10-2; 9 - латунь Л062-1; столнт; /3 - монель-металл; /7 - сталь 20, / - сталь 35, хромированная; 19 - 2X13, азотированная,. 2/ - сталь 0X18H10T, 22 - латунь ЛМц58-2

Материал марки АМС-5 подвергался стендовым испытаниям в качестве грундбукс трехплунжерного насоса в течение 3000 ч, в результате которых износа этого материала практически обнаружено не было. Плунжеры, изготовленные из оксидированного сплава марки ВТ5, перемещавшиеся со скоростью до 200 двойных ходов в минуту, также не имели износа.

Уплотнейие вращающихся валов. Сальниковые уплотнения насосов проверялись Е. С. Михайлецом с сотрудниками. При частоте вращения 1000 об/мин и давлении воды 40 кгс/см ресурс защитной втулки диаметром 100 мм из оксидированного сплава марки ВТб с набивкой из второпластовой стружки с графитом составлял не более 2000 ч, за которые оксидированный слой прак-

Тически изнашивался. Аналогичные результаты были получеИь! в ВНИИгидроыаше при испытаниях сальниковых уплотнений с оксидированными защ,итными втулками и втулками с плазменным напылением карбидов вольфрама на никелевой связке. Последнее за 2000-2800 ч практически полностью выкрашивалось.

Торцовое уплотнение вала, являющееся более прогрессивной конструкцией, чем сальниковое, проверялось Е. С. Михайлецом на специальном стенде при перепаде давления до 40 кгс/см и частоте вращения 1000--3000 об/мин. Испытывались различные углеграфитовые материалы при трении по оксидированному сплаву марки ВТ5. Уплотнения с применением углеграфита марки ЭГ-0-Б83 обеспечивают ресурс работы 12-14 тыс. ч при частоте вращения 1000 об/мин и протечках воды 0,2-0,3 л/ч. После указанного ресурса работы оксидированный слой изнашивается практически полностью.

Таким образом, вопрос обеспечения работоспособности титана в узлах трения различных машиностроительных конструкций может быть успешно решен применением поверхностного упрочнения и антифрикционных материалов.

ГЛАВА Vi. ПРИМЕНЕНИЕ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

1. Иопользование титановых сплавов в различных отраслях промышленности

Применение любого конструкционного материала определяется не только его физико-механическими свойствами, но и такими характеристиками, как технологичность, дефицитность и стоимость.

По комплексу физико-механических свойств титановые сплавы являются универсальным конструкционным материалом, сочетая нехладноломкость алюминия и аустенитных сталей, высокую коррозионную стойкость лучших медноникелевых сплавов и нержавеющих сталей, немагнитность, прочность и удельную прочность более высокие, чем у большинства конструкционных материалов. Поэтому потенциально титановые сплавы эффективны как авиационные и космические материалы, материалы для химической промышленности, судостроения и др. вплоть до материалов тары для хранения ядохимикатов и удобрений в сельском хозяйстве.

Развитие вакуумной техники обеспечило возможность создания вакуумно-дуговых агрегатов для плавки слитков в промышленных условиях. Производство слитков массой до нескольких тонн давно перестало быть сложной проблемой; технически возможно изготовление слитков массой до 17,0 т, что по объему соответствует

стальному слитку массой около 30 т. Существенным является и то, что при соблюдении определенных предосторожностей горячую деформацию титановых слитков возможно осуществлять на том же печном, кузнечно-прессовом и прокатном оборудовании, которое используется для обработки стали. В настоящее время промышленность ряда стран производит практически любые полуфабрикаты, необходимые для различных отраслей машиностроения. Несмотря на ряд специфических особенностей (склонность к схватыванию, повышенная химическая активность и т. п.), титановые сплавы всех классов вполне удовлетворительно обрабатываются резанием (точение, сверление, строжка и т. п.), поддаются газовой резке, резке вулканитовыми кругами и т. п., а также свариваются всеми видами аргонодуговой сварки. Это дает возможность изготавливать различные и сложные детали, узлы и агрегаты. В качестве примера на рис. 104 показаны пружинные изделия из сплавов ВТЗ-1 и ВТ16, сильфоны из сплава ВТ 1-0, запорная арматура систем с агрессивными средами, содержащая крепежные и сварные соединения литых и штампованных деталей, прямотрубный теплообменник для охлаждения горячих кислот. Примеры самолетных конструкций, агрегатов химической аппаратуры приведены в монографиях [89, 20].

Таким образом, технологичность титановых сплавов в металлургическом и машиностроительном производствах достаточна для изготовления практически любых деталей и узлов. Поэтому основными факторами, определявшими до недавнего времени сферу и объемы применения титановых сплавов, были их стоимость и дефицитность. . В начальный период освоения титана, когда нроизводство имело мелкосерийный характер, стоимость титановых полуфабрикатов была высока. Рост объемов производства и усовершенствование оборудования сопровождались естественным снижением стоимости полуфабрикатов. В соответствии с этим расширилась и сфера применения титана.

Ниже кратко рассмотрены основные аспекты эффективного применения титановых сплавов в настоящее время.

Авиа- и ракетостроение. Военное самолетостроение явилось пионером космического использования титана в технике. В 1950 г. небольшое количество этого металла было впервые применено в выхлопной системе самолета XA7I и хвостовой части фюзеляжа самолета F3H (США). В гражданском самолетостроении США титан впервые был применен в конструкции самолета ДС-7 в 1955 г. Из него были изготовлены противопожарные перегородки, обшивка мотогондолы, шпангоуты и другие детали. В настоящее время аэрокосмическая промышленность США потребляет 85-90% всего производимого в США титана [137]. Особенно эффективно использование титана для обшивки самолетов сверхзвуковых скоростей. Для алюминия рабочие температуры обшивки и других деталей становятся слишком высокими, вследствие чего он теряет свое значение как основной конкурент титана.