Подшипники из порошковых материалов, минералокерамические и другие подшипники

| Категория реферата: Промышленность, производство
| Теги реферата: класс, реферат современная россия
| Добавил(а) на сайт: Timur.

Синтетические поликристаллические материалы. К качеству обработки прецизионных деталей предъявляют повышенные требования. Окончательная обработка таких деталей требует применения высокоскоростных прецизионных шлифовальных станков и специальной оснастки для точного базирования обрабатываемой детали. В связи с этим в люнетах (оснастка) применяют алмазные опоры с полированными рабочими поверхностями. Стойкость к изнашиванию сферических опор (из синтетических алмазов карбонадо) в люнетах специальных шлифовальных станков в 3—4 раза превышает износостойкость аналогичных опор из природных алмазов. Срок службы таких опор из карбонадо почти в 4—5 раз пре-вышет срок службы опор из природных алмазов. Таким образом, синтетические поликристаллические материалы (карбонадо, бал-лас и гексанит) могут успешно заменять природный алмаз в опорах прецизионных шлифовальных станков. Коэффициент трения таких материалов 0,026—0,028.

Некоторые тенденции развития производства подшипников из минералокерамических материалов за рубежом. В последние годы внимание изготовителей подшипников привлекают минералокерамические материалы благодаря своей легкости, прочности, термо- и износостойкости, а также антикоррозионным свойствам. Малая плотность этих материалов определяет их перспективность для изготовления вращающихся деталей высокоскоростных подшипников, а высокая термическая стойкость обусловливает их применение в подшипниках, работающих в химически активных средах и при высоких температурах. Некоторые подшипники из минералокерамических материалов успешно работают в газовых турбинах, авиационных приборах, насосах.

Для изготовления деталей таких подшипников наиболее пригодны нитрид кремния и окись алюминия. Последнюю применяют для изготовления деталей подшипников насосов для химически активных жидкостей [2].

Нитрид кремния обладает высокой прочностью при изгибе в широком интервале температур, а также высокой прочностью при сжатии (до 3500 МПа при температуре 293 К) и растяжении (до 60—65 % прочности при изгибе). Из-за низкой плотности нитрида кремния по сравнению с плотностью стали центробежные силы, развиваемые шариками из минералокерамических материалов, в 2 раза меньше, чем в подшипнике со стальными шариками, а высокая твердость минералокерамики, сохраняющаяся при повышенных температурах, обеспечивает износо- и термостойкость. Температурный коэффициент линейного расширения для нитрида кремния в 4 раза меньше, чем для стали. Это необходимо учитывать при монтаже таких подшипников на стальном валу; кроме того, следует предусматривать компенсаторы. Если из минералокерамики изготовлены только тела качения, то различие коэффициентов линейного расширения компенсируют радиальными зазорами. Нитрид кремния коррозионно стоек в таких активных средах, как морская вода, серная кислота, щелочи; его разрушают только жидкие щелочные металлы и фтористоводородная кислота. Благодаря низкому коэффициенту трения нитрид кремния хорошо сопротивляется изнашиванию и заеданию, особенно при высоких температурах, и может работать при трении без смазочного материала.

При использовании смазочных материалов на основе эфира или углеводородов на телах качения из нитрида кремния (как и на стальных) образуется смазочная пленка, которая препятствует заеданию тел качения в зоне трения. По данным испытаний (при частоте вращения 71 500 мин-1) для подшипников со стальными кольцами и шариками из нитрида кремния, по сравнению с обычными подшипниками, на 10—20 % меньше тепловыделение, больше срок службы без смазочного материала, на 30—35 % меньше осевой предварительный натяг (так как меньше силы трения в контакте шариков с кольцами).

Для изготовления деталей из минералокерамических материалов применяют метод горячего прессования или метод прессования в два этапа; предварительная операция — холодное прессование, холодное прессование и инжекционное формование; окончательная операция — спекание и горячее прессование. При горячем прессовании порошок кремния сначала изолируют для образования порошкообразного нитрида кремния. Затем порошок смешивают со связующим, которым служат окиси магния (наиболее распространена), алюминия, иттрия и церия, помещают в форму, нагревают до температуры 1923—2643 К и прессуют под давлением 13,8 МПа. Вследствие распада нитрида кремния при температуре спекания на поверхности шариков образуется пористый слой, который удаляют механической обработкой.

Недостатки нитрида кремния, как и других минералокерамических материалов, — низкая ударная прочность и высокий модуль Юнга; поэтому при использовании керамических подшипников необходимо увеличивать поверхность контакта, принимать посадки с натягом и малые допуски на размеры, обрабатывать поверхность до Rа = 0,160 ... 0,020 мкм.

Список литературы

1. Либенсон Г.А. Производство спеченных изделий. М.: Металлургия, 1982. 255с.

2. Конструкция и эксплуатация центробежных герметичных насосов/ Авт.: В.В.Буренин, Д.Т. Гаевик, В.П. Дронов. М.: Машиностроение, 1977. 152 с.