Способ уменьшения коэффициента трения в циклически нагруженных сопряжениях

 

Изобретение относится к способам защиты деталей машин от воздействия коррозии, в частности фреттингкоррозии, и позволяет повысить фреттинг-усталостную долговечность сопряжения . Перед сборкой сопряжений, ра ботающих в условиях фреттинг-усталости, производят наводороживание контактирующих поверхностей только охватывающих и циклически не нагруженных деталей. Вьщерживают наводороженные детали на воздухе при нормальных условиях в течение 48-50 ч для прохождения естественной десорбции не связанного с металлом водорода. Наводороживание проводят электролитически в 1 и. растворе серной кислоты при плотности тока 3-5 А/дм в течение 3-5 ч. В результате наводороживания поверхностная энергия контактирующей поверхности охватывающей детали существенно понижается, что способствует уменьшению коэффициента трения в сопряжениях и повышает их фреттинг-усталостную долговечность. 1 3. п. ф-ль:. 1 табл. о (Р (Л со 4 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1314181 А1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4018616/25-08 (22) 23.12.85 (46) 30.05.87. Бюл. № 20 (71) Физико-механический институт им. Г.В.Карпенко АН УССР (72) В.И.Похмурский, Я.M.Ñèðàê и 10.Л.Билонога (53) 621.89(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 609021, кл. Е 16 N 15/00, 1978. ботающих в условиях фреттинг-усталости, производят наводороживание контактирующих поверхностей только охватывающих и циклически не нагруженных деталей. Выдерживают наводороженные детали на воздухе при нормальных условиях в течение 48-50 ч для прохождения естественной десорбции не связанного с металлом водорода, Наводороживание проводят электролитически в 1 н. растворе серной кислоты при плотности тока 3-5 А/дм в течение 3-5 ч. В результате наводороживания поверхностная энергия контактирующей поверхности охватывающей детали существенно понижается, что способствует уменьшению коэффициента трения в сопряжениях и повышает их фреттинг-усталостную долговечность.

1 з.п. ф-лы. 1 табл. (54) СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ТРЕНИЯ В ЦИКЛИЧЕСКИ НАГРУЖЕННЫХ СОПРЯЖЕНИЯХ (57) Изобретение относится к способам защиты деталей машин от воздействия коррозии, в частности фреттингкоррозии, и позволяет повысить фреттинг-усталостную долговечность сопряжения. Перед сборкой сопряжений, ра4 (gg 4 F 16 N 15/00 ! %roe,„„

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (":..:.",,ц

Н А STOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Pl г мени наводороживания. Наводороживание при плотности тока выше 5 А/дм может привести к нежелательному закипанию электролита, Наводороживание менее 3 ч не достаточно для удовлетворительного насыщения поверхности охватывающей детали водородом. Наводороживание более 5 ч может привести к перенасыщению водорода, что приводит к появлению микротрещин на поверхности металла.

Пример., Проводят электролитическое наводороживание контробразцов (охватывающих деталей) из стали

65Г в 1 н, растворе серной кислоты в течение 5 ч при плотности тока 4 А/дм .

Состав стали 65Г, X: углерода 0,65; марганца 0,90; кремния 0,17, остальное железо. После электролиза контробраэцы помещают в воду, где наблюдается выделение с их поверхности водородных пузырьков, После этого для получения сравнительных данных контробразцы разделяют на две группы. Первую группу сразу после наводороживания испытывают в контакте с образцами на фреттинг-усталостную долговечность, вторую группу помещают в вытяжной шкаф для естественной десорбции не связанного с металлом водорода. По истечении 48 ч выделение водородных пузырьков с поверхности контробразцов, помещенных в воду, не наблюдается.

Выдержка охватывающей детали на воздухе при нормальных условиях нужна для того, чтобы произошла естественная десорбция не связанного с металлом водорода, При сопряжении охватывающей и охватываемой детали сразу после наводороживания не связанный с металлом водород, десорбируясь с поверхности охватывающей детали, диф- 40 фундирует в приповерхностные слои охватываемой детали, также понижая ее удельную поверхностную энергию.

Поскольку циклические нагрузки, передаваемые при фреттинг-усталости, 45 приходятся на охватываемую деталь, ее усталостная прочность под действием водорода существенно снижается.

При выдержке охватывающей детали на воздухе при нормальных условиях менее 48 ч естественная десорбция не связанного с металлом водорода может, произойти не полностью. Выдержка охватывающей детали на воздухе свьппе

50 ч связана с существенными временными затратами.

Электролитическое наводороживание при плотности тока ниже 3 А/дм2 приводит к значительному увеличению вреПосле естественной десорбции водорода контробразцы с образцами также испытывают на фреттинг-усталостную долговечность. При этом плоский образец (90х3х10) консольно защемляют между двумя неподвижными плоскими контробразцами (10х3х25) и подвергают циклическому нагружению с частотой

12 1/с. Материал образцов и контробразцов — сталь 65Г. Контактное давление в защемленной части на протяжении всех экспериментов поддерживают постоянным, оно составляет 24 МПа.

Поражения от фреттинг-коррозии образовываются в зоне максимальных механических напряжений, в защемленной части консольного образца. Испытания проводят при трех уровнях изгибающих напряжений в образце (260, 320, 380 NIIa по 3 образца соответственно).

Данные по фреттинг-усталостной долговечности образцов в контакте с наводороженными иненаводороженными контробразцами представленыв таблице. т

1 13141

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в соединениях, работающих в условиях фреттинг-усталости (защемленные и циклически нагруженные детали, циклически нагруженные соединения типа вал — втулка и т,п,).

Целью изобретения является повышение фреттинг-усталостной долговечности сопряжений, что достигается 10 устранением возможности разупрочнения контактируемой поверхности охватываемой детали водородом. Электролитическое наводороживание проводят в ) н, растворе серной кислоты при плотности тока 3-5 А/дм в течение

3-5 ч, При электролитическом наводороживании водород в ионном состоянии адсорбируется и диффундирует вглубь металла под действием электрического поля. Адсорбированный водород в значительной степени снижает поверхностное натяжение и удельную поверхностную энергию металла. При содержании водорода в железе порядка (0,1-4) х . х 10 м /кг его поверхностное натяжение и удельная поверхностная энергия снижаются примерно от 1600 х

10 Дж/м до 600 .10 Дж/м, 30

13!

Контробразцы

Средняя фреттингусталостная долговечность образцов в млн.циклов при напряжениях изгиба, МПа

260 МПа 320 МПа 380

МПа

Наводороженные и выдержанные на воздухе в течение 48 ч 9,89

1,40 0,49

Наводороженные без выдержки на воздухе

1,49 0,41 0,16

Составитель В.Гришков

Техред A.Êðàâ÷óê Корректор А, Ворович

Редактор Э,Слиган

Заказ 2200/41 Тираж 640 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35„ Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4

Ненаводороженные 2,39 0,58 0,29

Как видно из таблицы, фреттингусталостная долговечность образцов в контакте с наводороженными и выдержанными на воздухе в течение 48 ч контробразцами в среднем увеличивает-!

4!8! 4 ся в 2-3 раза. Вместе с тем, фреттинг усталостная долговечность образцов, пребывающих в контакте с наводороженными и не выдержанными на воздухе контробразцами, уменьшается по сравнению с ненаводороженными контробраэцами, !

Формула изобретения!

l. Способ уменьшения коэффициента трения в циклически нагруженных сопряжениях, включающий насыщение водородом зоны контакта охватывающей ненаРруженной и охватываемой нагруженной деталей, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения фреттинг-усталостной долговечности сопряжения, перед сборкой электролитически навОдораживают тОлькО КоНТВК тирующую поверхность охватывающей детали и выдерживают ее после электролиза на воздухе при нормальных условиях в течение 48-50 ч.

2 Способ по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что наводороживание проводят в .1 н. растворе серной кислоты при плотности тока 3-5 А/дм в течение 3-5 ч.