ВЛИЯНИЕ МАТЕРИАЛА И ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КОНТРТЕЛА НА КОЭФФИЦИЕНТ ТРЕНИЯ БРОНЗЫ БРО10

Илюшин В.В., Лысенков К.А.

79 просмотров

Илюшин В.В., Лысенков К.А.

ВЛИЯНИЕ МАТЕРИАЛА И ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КОНТРТЕЛА НА КОЭФФИЦИЕНТ ТРЕНИЯ БРОНЗЫ БРО10 *

Аннотация:
проведена оценка коэффициента трения бронзы БрО10 при трении в паре с контртелами из стали ШХ-15, азотированной стали 38ХМЮА и цементованной стали 16ХГТ, термически обработанной на различную твердость. Показано, что материал стального контртела может существенно влиять на коэффициент трения в паре с одним и тем же антифрикционным материалом. Твердость контртела как критерий, влияющий на коэффициент трения, может рассматриваться лишь, в случае если разнотвердые контртела изготовлены из одного материала

Ключевые слова:
коэффициент трения, материал контртела, твердость, шероховатость, узел трения, сопряженные материалы

УДК 620.171

Илюшин В.В.

канд. техн. наук, доцент кафедры

«Технологические машины и технологии машиностроения»

Уральский государственный лесотехнический университет

(Россия, г. Екатеринбург)

Лысенков К.А.

студент 3 курса обучения, специальность 23.05.01

«Наземные транспортно-технологические средства»

Уральский государственный лесотехнический университет

(Россия, г. Екатеринбург)

ВЛИЯНИЕ МАТЕРИАЛА И

ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

КОНТРТЕЛА НА КОЭФФИЦИЕНТ ТРЕНИЯ БРОНЗЫ БРО10

Аннотация: проведена оценка коэффициента трения бронзы БрО10 при трении в паре с контртелами из стали ШХ-15, азотированной стали 38ХМЮА и цементованной стали 16ХГТ, термически обработанной на различную твердость. Показано, что материал стального контртела может существенно влиять на коэффициент трения в паре с одним и тем же антифрикционным материалом. Твердость контртела как критерий, влияющий на коэффициент трения, может рассматриваться лишь, в случае если разнотвердые контртела изготовлены из одного материала.

Ключевые слова: коэффициент трения, материал контртела, твердость, шероховатость, узел трения, сопряженные материалы.

Работоспособность и триботехнические характеристики узла скольжения зависят не только от антифрикционного материала, его структуры и соответственно свойств, но и от материала сопряженного вала (контртела), его структуры и физико-механических характеристик [1, с.25].

В представленной работе исследовано влияние материала и термической обработки контртела на коэффициент трения сопряженных материалов. Определен коэффициент трения литой бронзы БрО10, в состоянии поставки, по азотированной стали 38ХМЮА и по цементованной стали 16ХГТ, термически обработанной на различную твердость.

Базовым материалом контртела в испытаниях являлась сталь ШХ-15. Для проведения эксперимента были изготовлены контртела из вышеперечисленных сталей. Режимы ХТО, ТО контртел, их твердость и шероховатость, приведены в табл. 1.

Таблица 1 - Режимы термической обработки контртел и их твердость

Материал контртела	ХТО			ТО					Твердость HV (HRC)	Шерохова-тость Ra, мкм	Примечание
	вид	t, °С	τ, час	закалка		закалоч-ная среда	отпуск
				t, °С	τ, час		t, °С	τ, час
ШХ-15	-	-	-	850	0,5	масло 60 °С	350	2	450 (45)	0,47	-
16ХГТ	цементация	930	8	800	0,5	масло 20 °С	200	1	620 (56)	0,48	О_Н
							450		510 (50)	0,55	О_С
							600		360 (37)	0,52	О_В
				нормализация					390 (40)	0,54	Н
38ХМЮА	азотиро-вание	520	18	без ТО					990 (69)	0,55	-

Примечание: условные обозначения, принятые в таблице - t – температура процесса, °С; τ - продолжительность процесса (выдержка)

Коэффициент трения f_тр определяли по отработанной методике [4, с.44] на нагрузочно-скоростных режимах, совпадающим с режимом работы пары трения поршень–цилиндр в аксиально-поршневом насосе (скорость скольжения v = 4,88 м/с, удельное давление р = 1 МПа, граничное трение).

В графическом виде результаты измерения коэффициента трения представлены на рис. 1.

Рис. 1. Коэффициент трения (f_тр) литой бронзы БрО10 по контртелам из сталей 38ХМЮА, ШХ15 и цементованной стали 16ХГТ термически обработанной на различную твердость в зависимости от удельного давления (р)

Для литой бронзы БрО10 при трении в паре с разными контртелами наблюдается общеизвестная картина снижения коэффициента трения с повышением удельного давления.

Анализируя влияние твердости и шероховатости (табл. 1 и рис. 1), для различных материалов контртел нельзя проследить однозначное влияние этих параметров на коэффициент трения пары скольжения.

Например, значения коэффициентов трения бронзы по контртелу из шарикоподшипниковой стали ШХ15, имеющему твердость 450 HV и шероховатость Ra = 0,47 мкм, f_тр = 0,0233 при р = 2 МПа и f_тр = 0,0283 при р = 1 МПа, находятся между значениями коэффициентов трения БрО10 по контртелам из цементованной стали 16ХГТ, имеющим твердость 360 HV (Ra = 0,52 мкм) и 390 HV (Ra = 0,54 мкм). То есть для трёх анализируемых контртел из сталей ШХ15 и 16ХГТ минимальный коэффициент трения у контртела со средней твердостью и средний коэффициент трения у контртела с максимальной твердостью.

Для контртел, изготовленных из одной марки стали (16ХГТ), характерна прямо пропорциональная зависимость коэффициента трения от твердости контртела, что наиболее ярко проявляется при повышении давления. Исходя из двойственного представления о природе трения [5, с.18 и 3, с.8] механическая составляющая коэффициента трения при пластическом контакте обратно пропорционально зависит от твердости менее твердого из контактирующих материалов. Влияние твердости более твердого материала пары трения на коэффициент трения не находит своего точного отображения в молекулярно-механической теории. Результаты, полученные в рамках представленного исследования, коррелируют с работой [2, с.33], согласно которой коэффициент трения скольжения возрастает с повышением твердости более твердого тела пары трения, что, по нашему мнению, является логичным и обоснованным в том числе и с позиции молекулярно-механической теории трения.

Таким образом, можно утверждать, что твердость контртела как критерий, влияющий на коэффициент трения, может рассматриваться лишь, в случае если разнотвердые контртела изготовлены из одного материала. Минимальный коэффициент трения, среди исследованных, имеет пара трения бронза БрО10 - сталь 16ХГТ (390 HV) после нормализации.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

Гаркунов Д.Н. Триботехника (износ и безысносность): Учебник. 4-е изд., перераб. и доп. М.: МСХА, 2001. 616 с.
Геккер Л.В. Динамика машин, работающих без смазочных материалов в узлах трения. М.: Машиностроение, 1983. С. 29-33.
Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов В.С. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977. 526 с.
Потехин Б.А., Христолюбов А.С., Жиляков А.Ю., Илюшин В.В. Особенности формирования структуры композитных бронз, армированных стальными дендритами // Вопросы материаловедения. 2013. № 4 (76). С 43-49.
Трение, износ и смазка (трибология и триботехника) / Чичинадзе А.В., Берлинер Э.М., Браун Э.Д. и др.; Под общ. ред. А.В. Чичинадзе. М.: Машиностроение, 2003. 576 с.

Полная версия статьи PDF

Номер журнала Вестник науки №3 (60) том 3

Ссылка для цитирования:

Илюшин В.В., Лысенков К.А. ВЛИЯНИЕ МАТЕРИАЛА И ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КОНТРТЕЛА НА КОЭФФИЦИЕНТ ТРЕНИЯ БРОНЗЫ БРО10 // Вестник науки №3 (60) том 3. С. 215 - 220. 2023 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/7573 (дата обращения: 06.05.2024 г.)

Альтернативная ссылка латинскими символами: vestnik-nauki.com/article/7573

Нашли грубую ошибку (плагиат, фальсифицированные данные или иные нарушения научно-издательской этики) ?
- напишите письмо в редакцию журнала: zhurnal@vestnik-nauki.com

* В выпусках журнала могут упоминаться организации (Meta, Facebook, Instagram) в отношении которых судом принято вступившее в законную силу решение о ликвидации или запрете деятельности по основаниям, предусмотренным Федеральным законом от 25 июля 2002 года № 114-ФЗ 'О противодействии экстремистской деятельности' (далее - Федеральный закон 'О противодействии экстремистской деятельности'), или об организации, включенной в опубликованный единый федеральный список организаций, в том числе иностранных и международных организаций, признанных в соответствии с законодательством Российской Федерации террористическими, без указания на то, что соответствующее общественное объединение или иная организация ликвидированы или их деятельность запрещена.