CC BY
13
Материаловедение. Нанотехнологии
УДК 621.762.04
Б01: 10Л7277/уе81тк.2018.01.рр.161-164
ОСОБЕННОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛОТНЫХ СВЯЗОК СИСТЕМЫ БрОЮ - Ее - 8п МЕТОДОМ ПОРОШКОВОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
И. С. Филатов, А. И. Буренина, А. С. Черкасова
Кафедра «Материалы и технология», ФГБОУВО «ТГТУ», г. Тамбов, Россия;
ridder@mail.ru
Ключевые слова: абразивный материал; жидкофазное спекание; микроскопический анализ; пористость; пористые связки; прессование; система «бронза -железо - олово»; химический состав.
Аннотация: Рассмотрены особенности технологического процесса получения металлических связок системы «бронза - железо - олово» методом порошковой металлургии. Проведен анализ влияния состава шихты на структуру получаемых при жидкофазном спекании связок. Определены процентные соотношения пор и размеры пор в зависимости от состава связок.
Связка абразивных инструментов служит для сцепления зерен шлифовальных материалов и удержания их от преждевременного выкрашивания в процессе шлифования. Она оказывает большое влияние на работоспособность абразивных кругов. Важно добиться максимально равномерного распределения частиц в порошкообразной шихте [1]. От количества, вида, качества и равномерности распределения связки в абразивном круге зависят твердость, прочность, структура, неуравновешенность круга и допускаемая скорость шлифования.
Металлическая связка изготавливается из сплавов на основе меди, олова, железа, алюминия и других металлов. Она отличается высокой прочностью и износостойкостью. Больше значение имеет гранулометрический состав связок и самого абразива [2]. Круги на этой связке длительно сохраняют рабочий профиль и применяются в основном при съеме небольших припусков [3].
Структура абразивного инструмента характеризует его строение в зависимости от количественного соотношения между зернами, связкой и порами в единице объема. Абразивные инструменты с очень плотным расположением зерен используются для профильного шлифования, шлифования с большими подачами и переменной нагрузкой, отрезных работ, при шлифовании с малым съемом металла, преимущественно для обработки шарикоподшипников [4].
В статье показан результат исследования влияния состава металлических связок системы БрОЮ - Бе - 8п на их структуру и основные свойства.
При добавлении олова в систему БрОЮ - Бе в количестве 3, 5, 7, 12 и 15 % установлено, что при увеличении процентного содержания олова незначительно увеличивается процентное содержание пор, при этом поры обладают краями округлой формы (предыдущие исследования на системе Си - 8п - Бе показали практически линейную зависимость процентного содержания пор и олова). После
прессования с усилием 80 кгс/мм проводилось четырехчасовое спекание при температуре 320 °С. При этом происходило формирование жидкой фазы - олова, которое способствовало повышению прочности и технологичности связок. На рис. 1 показано изменение структуры связок при изменении процентного содержания олова в них (изучение микроструктуры проводилось после шлифовки и полировки образцов с их последующим травлением 5%-м раствором хлористого железа).
Исследования проводились на микроскопе Aus Jena Carlzeiss (Германия) при увеличении х100. Металлографический анализ показал, что средний процент пор не превышает 5 %, но средний размер пор изменяется от 5 мкм при 3%-м содержании олова до 15 мкм при 12 - 15 % олова, что связано с образованием крупных конгломератов оловянных вкраплений при жидкофазном спекании данных связок и последующей усадкой данных конгломератов при кристаллизации и остывании. В то же время олово не переходит в значительном количестве в твердый раствор с медью, так как в бронзе уже содержится достаточно большое количество олова (10 %), что существенно затрудняет образование обогащенных оловом поверхностных слоев основного элемента связки.
Таким образом, изменяя процентное содержание олова, можно в значительных пределах варьировать размер пор в связках, что может быть полезно при изготовлении инструмента для разных целей и задач. Проводятся дальнейшие исследования для получения плотных связок с процентным содержанием пор не более 2 % и отсутствием в технологическом процессе продолжительного по времени и энергоемкого процесса спекания.
Список литературы
1. Севостьянов, М. В. Теоретические и экспериментальные исследования процесса компактирования техногенных порошкообразных материалов / М. В. Севостьянов, Т. Н. Ильина, Е. Н. Семерикова // Вестн. Тамб. гос. техн. унта. - 2016. - Т. 22, № 3. - С. 420 - 426. doi:10.17277/vestnik.2016.03.pp.420-426
2. Капранова, А. Б. Учет гранулометрического состава сред при описании их смешивания в аппарате с подвижной лентой / А. Б. Капранова, М. Н. Бакин,
A. И. Зайцев // Вестн. Тамб. гос. техн. ун-та. - 2014. - Т. 20, № 4. - С. 754 - 757.
3. Рыбаков, В. А. Абразивные материалы и инструменты / В. А. Рыбаков,
B. И. Муцянко ; под ред. В. А. Рыбакова. - М. : Изд-во НИИмаш, 1981. - 360 с.
4. Эфрос, М. Г. Современные абразивные инструменты / М. Г. Эфрос, В. С. Миронюк. - Л. : Машиностроение, 1987. - 158 с.
Features of Obtaining Tight Bonds of the BrOlO - Fe - Sn System by the Method of Powder Metallurgy
I. S. Filatov, A. I. Burenina, A. S. Cherkasova
Department of Materials and Technology, TSTU, Tambov, Russia; ridder@mail.ru
Keywords: abrasive material; "bronze - iron - tin" system; porous bonds; chemical composition; porosity; microscopic analysis; pressing; liquid-phase sintering.
Abstract: The features of the technological process for obtaining metal bonds of the "bronze - iron - tin" system by the powder metallurgy method are considered. The influence of the composition of the charge on the structure of the bonds obtained during liquid-phase sintering is analyzed. Pore percentages and pore sizes are determined depending on the composition of the bonds.
References
1. Sevost'yanov M.V., Il'ina T.N., Semerikova E.N. [Theoretical and experimental studies of the process of compacting man-made powder materials], Transactions of
the Tambov State Technical University, 2016, vol. 22, no. 3, pp. 420-426. doi:10.17277/vestnik.2016.03.pp.420-426. (In Russ., abstract in Eng.)
2. Kapranova A.B., Bakin M.N., Zaitsev A.I. [Accounting for the granulometric composition of media when describing their mixing in a device with a moving belt], Transactions of the Tambov State Technical University, 2014, vol. 20, no. 4, pp. 754757. (In Russ., abstract in Eng.)
3. Rybakov V.A., Mutsyanko V.I. Abrazivnye materialy i instrumenty [Abrasive materials and tools], Moscow: Izd-vo NIImash, 1981, 360 p. (In Russ.)
4. Efros M.G., Mironyuk V.S. Sovremennye abrazivnye instrumenty [Modern abrasive tools], Leningrad: Mashinostroenie, 1987, 158 p. (In Russ.)
Besonderheiten des Erhaltens der dichten Bindungen des Systems BrOlO - Fe - Sn nach der Methode der Pulvermetallurgie
Zusammenfassung: Es sind die Besonderheiten des technologischen Prozesses der Herstellung von Metallbindungen des "Bronze - Eisen - Zinn"-Systems mit Hilfe der Pulvermetallurgie-Methode betrachtet. Der Einfluss der Zusammensetzung der Schicht auf die Struktur der Bindungen, die während der Flüssigphasensinterung erhalten werden, ist analysiert. Es sind Porenanteile und Porengrößen in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Bindungen bestimmt.
Particularités de l'obtention des ligaments denses du système BrOlO - Fe - Sn par la méthode de la métallurgie des poudres
Résumé: Sont examinées les particularités du processus technologique de l'obtention des ligaments métalliques du système "bronze - fer - étain" par la méthode de la métallurgie des poudres. Est effectuée une analyse de l'influence de la composition de la charge sur la structure des ligaments reçus lors de la cuisson à phase liquide. Sont définis les pourcentages des pores et les dimensions des pores en fonction de la composition des ligaments.
Авторы: Филатов Иван Сергеевич - кандидат технических наук, доцент кафедры «Материалы и технология»; Буренина Анна Игоревна - студент; Черкасова Анастасия Сергеевна - студент, ФГБОУ ВО «ТГТУ», г. Тамбов, Россия.
Рецензент: Дмитриев Олег Сергеевич - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Физика», ФГБОУ ВО «ТГТУ», г. Тамбов, Россия.
