close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY14854

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2011.10.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 14854
(13) C1
(19)
C 22C 13/02
(2006.01)
БАББИТ
(21) Номер заявки: a 20080975
(22) 2008.07.22
(43) 2010.02.28
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Физико-технический
институт Национальной академии
наук Беларуси " (BY)
(72) Авторы: Алифанов Александр Викторович; Лях Анатолий Александрович; Алехнович Владимир Никифорович; Гагасов Александр Матвеевич; Шкурский Игорь Анатольевич (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси " (BY)
(56) ГОСТ 1320-74. Баббиты оловянные и
свинцовые.
GB 2146354 A, 1985.
US 5705126 A, 1998.
SU 1656003 A1, 1991.
US 5985212 A, 1999.
BY 7701 C1, 2006.
RU 94031905 A1, 1997.
BY 14854 C1 2011.10.30
(57)
Баббит, содержащий сурьму, медь и олово, отличающийся тем, что дополнительно содержит алюминий, кремний и железо при следующем соотношении компонентов, мас. %:
сурьма
5,0-7,0
медь
2,5-4,5
алюминий
7,0-8,0
кремний
2,0-3,3
железо
0,2-0,5
олово
79,0-81,0.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к материалам, работающим в
подшипниках скольжения ответственного назначения в условиях больших и ударных
нагрузок при больших скоростях скольжения.
Материал, предназначенный для такого рода изделий, должен обладать высокой износостойкостью, малым коэффициентом трения между валом и подшипником, иметь достаточную пластичность для лучшей прирабатываемости к поверхности вала; твердость,
достаточную для вкладыша как опоры вала, но не вызывающую сильного износа самого
вала; обладать способностью удерживать смазочные материалы. Для этого он должен состоять из мягкой основы с равномерно распределенными в ней твердыми включениями.
Известны подшипниковые сплавы, называемые баббитами, например Б16, используемый для изготовления подшипников скольжения. Он имеет следующий состав, мас. %:
сурьма
15,0-17,0
медь
1,5-2,0
олово
15,0-17,0
свинец
остальное [1, 2, 3].
BY 14854 C1 2011.10.30
Недостатком этого сплава является большое содержание свинца, высокая хрупкость и
пониженная износостойкость.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому сплаву является баббит
Б-83 ГОСТ 1320-74 следующего состава, мас. %:
сурьма
10-12
медь
5,5-6,5
свинец
0,3-0,35
олово
82,0-84,0.
К числу недостатков данного сплава можно отнести высокое содержание дорогостоящего олова, наличие свинца и недостаточную износостойкость.
Задачей заявляемого изобретения является повышение износостойкости и увеличение
срока службы подшипников скольжения.
Поставленная задача решается тем, что баббит, содержащий сурьму, медь и олово, дополнительно содержит алюминий, кремний и железо при следующем соотношении компонентов, мас. %:
сурьма
5,0-7,0
медь
2,5-4,5
алюминий
7,0-8,0
кремний
2,0-3,3
железо
0,2-0,5
олово
79,0-81,0.
Приведенные соотношения компонентов обеспечивают совокупность высоких механических, литейных и эксплуатационных свойств предлагаемого сплава.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного наличием новых компонентов, а именно алюминия,
кремния и железа, уменьшением содержания олова, а также отсутствием свинца, что свидетельствует о соответствии предлагаемого технического решения критерию "новизна".
В качестве примера осуществлена выплавка сплавов, химический состав которых приведен в табл. 1.
Таблица 1
Химический состав сплавов
№
Содержание
Вид сплава
Химический состав, %
компонентов
Sb
Cu
Al
Si
Fe
Sn
Pb
1 Известный Б-83
средний
11,0
5,7
83,0 0,3
2 Предлагаемый
нижний
7,0
2,5
8,0
3,3
0,2 79,0 0,0
3 Предлагаемый
верхний
5,0
4,5
7,0
2,0
0,5 81,0 0,0
Выплавку сплавов производили в электропечи по известной технологии. В качестве
шихтовых материалов использовали: олово ГОСТ 860-75, сурьма ГОСТ 1089-82, медь
ГОСТ 859-2001, кремний ГОСТ 2169-69, железо ГОСТ 11036-75, алюминий ГОСТ 110692001.
Алюминий способствует повышению коррозионной стойкости и износостойкости
сплава за счет образования на поверхности детали защитного слоя, содержащего оксид
Al2O3 или другие, более сложные оксиды, содержащие алюминий. Содержание кремния в
выбранных пределах 2,0-3,3 % обеспечивает необходимую твердость и износостойкость
сплава и несколько повышает его жаростойкость. Железо необходимо для стабилизации
сплава.
Были проведены исследования прочностных свойств исследуемых материалов. По методикам, описанным в [4], определяли твердость по Бринеллю (HB) образцов, а также определяли предел прочности при сжатии. Результаты исследований представлены в табл. 2.
2
BY 14854 C1 2011.10.30
Таблица 2
Прочностные свойства баббитных материалов
№
1
2
3
Образец
Баббит Б-83 ГОСТ 1320-74
(средний процентный состав
компонентов)
Предлагаемый сплав (нижний
предел содержания компонентов)
Предлагаемый сплав (верхний предел содержания компонентов)
Твердость, HB
30,1
30,0
29,9
24,4
25,9
25,5
28,8
28,5
28,2
Предел прочности, МПа
110
110
110
89
95
93
106
105
103
Из таблицы видно, что твердость по Бринеллю и, соответственно, предел прочности при
сжатии у образцов из предлагаемого сплава значительно меньше, чем у образцов из баббита
Б-83 ГОСТ 1320-74, что позволяет уменьшить износ вала в подшипниках скольжения.
Износостойкость сплавов оценивали по результатам изнашивания образцов при испытании на машине трения МИ-1М, предназначенной для испытаний материалов на трение и
износ, с кинематической схемой периферийного трения скольжения с охватом вращающегося вала.
Испытания проводились при наличии смазки (масло турбинное ТП 22С ТУ 38.1018212001). Образец испытывался при нагрузке 19,6 МПа и работал в паре с контртелом (сталь
40X). При трении скольжения контртело в виде диска вращается, а образец в виде колодочки неподвижен. Общее время испытаний для каждого образца составляло не менее 25
часов. Износ образцов определяли через каждые два часа испытаний при приработке и
каждые пять часов в установившемся режиме и оценивали по убыли массы взвешиванием
с точностью 10-4 г. Результаты сравнительных испытаний известного и заявляемого сплавов приведены в таблице 3.
Таблица 3
Результаты сравнительных испытаний известного и заявляемого сплавов
Нагру
Скорость
Скорость
Интенсивность
зка, Время, Износ, скольжеизнаши- Коэффициент
№
Образец
изнашивания,
P,
t, ч
m, г ния, V,
вания,V,
трения k
мкг/км
МПа
м/с
мг/ч
1 Баббит Б-83
19,6
2
0.0017 1,68
142
0,85
0,032-0,009
ГОСТ 1320-74 19,6
2
0,0003 1,68
16,7
0,1
0,009-0,008
19,6
5
0,0004 1,68
13
0,08
0,008
19,6
5
0,0003 1,68
10
0,06
0,008
19,6
5
0,0004 1,68
13
0,08
0,008
19,6
5
0,0003 1,68
10
0,06
0,008
19,6
5
0,0003 1,68
10
0,06
0,008
2 Предлагаемый 19,6
2
0,0043 1,68
358
2,15
0,051-0,010
сплав (нижний 19,6
2
0,0000 1,68
0
0
0,010-0,009
предел содер- 19,6
5
0,0000 1,68
0
0
0,009-0,008
жания компо- 19,6
5
0,0000 1,68
0
0
0,008
нентов)
19,6
10 0,0000 1,68
0
0
0,008
19,6
10 0,0000 1,68
0
0
0,008
19,6
15 0,0000 1,68
0
0
0,008
3
BY 14854 C1 2011.10.30
Продолжение таблицы 3
Скорость
Скорость
Нагру
Интенсивность
Время, Износ, скольжеизнаши- Коэффициент
№
Образец
зка, P,
изнашивания,
t, ч
m, г ния, V,
вания,V,
трения k
МПа
мкг/км
м/с
мг/ч
3 Предлагаемый 19,6
2
0,0040 1,68
333
2,0
0,050-0,010
сплав (верхний 19,6
2
0,0000 1,68
0
0
0,010-0,009
предел содер- 19,6
5
0,0000 1,68
0
0
0,009-0,008
жания компо- 19,6
5
0,0000 1,68
0
0
0,008
нентов)
19,6
10 0,0000 1,68
0
0
0,008
19,6
10 0,0000 1,68
0
0
0,008
19,6
15 0,0000 1,68
0
0
0,008
Из таблицы 3 видно, что в установившемся режиме в образцах из заявляемого сплава
износ не обнаружен даже за период времени в десять раз больший, чем период, за который был выявлен износ у образца из баббита Б-83, что позволяет утверждать, что износ
образцов из заявляемого сплава как минимум на порядок меньше, чем у образца из баббита Б-83.
Результаты, приведенные в таблицах 2 и 3, свидетельствуют о том, что у предлагаемого сплава имеется оптимальное сочетание механических и эксплуатационных свойств. Таким образом, предлагаемый сплав по сравнению с прототипом обладает более высокими
свойствами и отвечает поставленной при разработке задаче. Кроме того, отсутствие свинца улучшает его экологические характеристики.
Предлагаемый сплав найдет широкое применение на предприятиях, занимающихся
транспортировкой газа, например на РНУ "Белгазэнергоремонт", ОАО "Белтрансгаз", при
ремонте подшипников скольжения газоперекачивающего агрегата ГПА СТД-4000, а также
на других предприятиях, использующих подшипники, работающие в тяжелых условиях.
Источники информации:
1. Марукович Е.И. Износостойкие сплавы / Е.И.Марукович, М.И.Карпенко. - М.: Машиностроение, 2005. - С. 52.
2. Гелин Д.Ф. Металлические материалы / Д.Ф.Гелин: Справочник. - Минск: Вышэйшая школа, 1987. - С. 353-360.
3. Славин Д.О. Металлы и сплавы в химическом машиностроении и аппаратостроении /
Д.О.Славин, Е.Б.Штейман. - М.: Машгиз, 1951. - С. 437-440.
4. Елютина О.П. Практические вопросы испытания металлов / О.П. Елютина. - М.:
Металлургия, 1978. - 277 с.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
95 Кб
Теги
by14854, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа