DOI: 10.52150/2522-9117-2023-37-505-521

Узлов Костянтин Іванович, д.т.н., проф., Український державний університет науки і технологій, вул. Лазаряна, 2, м. Дніпро, 49010, Україна. ORCID: 0000-0003-0744-9890. E-mail: konst.uzlov@gmail.com

Реп’ях Сергій Іванович, D. Sc. (Tech.), Prof., Український державний університет науки і технологій, вул. Лазаряна, 2, м. Дніпро, 49010, Україна. ORCID: 0000-0003-0203-4135. E-mail: 123rs@ua.fm

Кімстач Тетяна Володимирівна, м.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, 49107, Україна. Український державний університет науки і технологій, вул. Лазаряна, 2, м. Дніпро, 49010, Україна. ORCID: 0000-0002-8993-201X. E-mail: 1375tatyana@gmail.com

Сафронова Олена Анатоліївна, м.н.с., аспірант, Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, 49107, Україна. ORCID: 0000-0002-4032-4275. E-mail: safronovaaa77@gmail.com

Мазорчук Володимир Федорович, кандидат технічних наук, доцент, Український державний університет науки і технологій, вул. Лазаряна, 2, м. Дніпро, 49010, Україна. ORCID: 0000-0002-8512-0727

Білий А. П., аспірант, Український державний університет науки і технологій, вул. Лазаряна, 2, м. Дніпро, 49010, Україна. ORCID: 0000-0003-2905-7046

ТРИБОТЕХНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ СПЛАВУ БрО3А3 В УМОВАХ СУХОГО ТЕРТЯ

Анотація. В наявний час для виробництва підшипників найбільш часто використовують свинцеві та олов’яні бронзи, що зумовлено їх високим рівнем триботехнічних властивостей та надійністю в експлуатації. Разом з тим, заборона у Європейському союзі використання свинцю у будь яких виробах призвела до необхідності пошуку екологічно безпечних бронз з аналогічним або підвищеним рівнем триботехнічних властивостей. Перспективним напрямом вирішення даної проблеми є бронза БрО3А3, мікроструктура якої повністю відповідає вимогам до підшипникових сплавів. Проте на сьогодні триботехнічні властивості бронзи БрО3А3 не досліджені. Тому, завдання з дослідження триботехнічних властивостей литої бронзи БрО3А3 у якості підшипникового сплаву є актуальним. Мета роботи –встановити величини відносної зносостійкості та коефіцієнту тертя, як параметрів за якими можливо рекомендувати використовувати литу бронзу марки БрО3А3 як антифрикційний матеріал. Випробування на зносостійкість за схемою «диск-диск»  проводили  відповідно до вимог Державних та Міжнародних стандартів на машині мод. СМЦ-2 при навантаженні 45 кг (441 Н) в умовах тертя-кочення з проковзуванням 10% при кімнатних температурах. Триботехнічні випробування зразків досліджуваних бронз за схемою «куля-диск» проводили в умовах сухого тертя-ковзання на машині тертя «Micron-tribo» відповідно до Міжнародних стандартів DIN 50324 та ISO 20808. Мікроструктуру вивчали за допомогою оптичного мікроскопа NEOPHOT 21 зі збільшенням до 1000 крат. За результатами дослідження встановлено, що порівняно з бронзами БрО5Ц5С5 та БрА9Ж3Л бронза БрО3А3 характеризується більш високим рівнем опору зношуванню при терті по-сухому, що зумовлено наявністю у її структурі твердої, але пластичної фази β-Cu₅Sn. Величина коефіцієнту тертя бронзи БрО3А3 співпадає з аналогічним коефіцієнтом бронзи БрО5Ц5С5 і нижче ніж у чистої міді та бронз марок БрО8, БрА5 і БрА9Ж3Л. При цьому, з підвищенням вмісту як олова (від 3 до 4% за масою), так і алюмінію (від 3 до 4% за масою) коефіцієнт тертя бронзи БрО3А3 знижується з 0,28 до 0,25. Результати досліджень є підставою рекомендувати бронзу БрО3А3 у якості триботехнічного матеріалу в вузлах тертя на заміну не тільки свинцевих бронз та бронзи БрО5Ц5С5, але і бронзи марки БрА9Ж3Л.

Ключові слова: бронза, зносостійкість, тертя, маса, фаза, алюміній, олово, свинець.

DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2023-37-505-521

Посилання для цитування: Триботехнічні властивості сплаву БрО3А3 в умовах сухого тертя / К. І. Узлов, С. І. Реп’ях, Т. В. Кімстач, О. А. Сафронова, В. Ф. Мазорчук, А. П. Білий // Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2023. Вип. 37. С. 505-521. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2023-37-505-521

Перелік посилань

1. Материаловедение : учебник для вузов / Под общ. ред. Б. Н. Арзамасова, Г. Г. Мухина. 5-е изд., стереотип. Москва : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. 648 с.
2. Лахтин Ю. М. Материаловедение и термическая обработка металлов. Учебник для вузов. 3-е изд. Москва : Металлургия, 1983. 360 с.
3. Меркулова Г. А. Металловедение и термическая обработка цветных сплавов : учеб. пособ. Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2008. 312 с.
4. Microstructure and Properties of Thermally Sprayed Al-Sn-Based Alloys for Plain Bearing Applications / T. Marrocco, L. C. Driver, S. J. Harris, D. G. McCartney // Journal of Thermal Spray Technology. 2006. Vol. 15. No 4. P. 634-639.
5. Kryachek V. M. Sintered metals and alloys friction Composites: Traditions and New Solutions (review). II. Composite materials. Powder metallurgy and Metal Ceramics. 2005. Vol. 44. No. 1-2. P. 5-15.
6. Грешта В. Л., Лисиця О. В., Степанова Л. П. Кольорові метали та сплави на їх основі : навчальний посібник. Запоріжжя: ЗНТУ, 2014. 286 с.
7. Полухин М. С., Камынин В. В. Влияние структурных факторов на триботехнические свойства антифрикционных чугунов. Вестник Воронежского государственного технического университета. 2011. Т. 7. С. 43-47.
8. Тавров В. И. К обоснованию выбора материала для подшипника скольжения. Факторы, определяющие выбор материала. Электронный научно–технический журнал Инженерный вестник. 2012. № 12. 77- 48211/513921.
9. Гуляев А. П. Металловедение. Москва: Металлургия, 1986. 544 с.
10. КімстачТ. В., Узлов К. І., Реп’ях С. І., Солоненко Л. І. Оптимізація вмісту олова та алюмінію в олов’яній бронзі за показниками механічних властивостей. Металознавство та термічна обробка металів. 2022. Т. 2. № 2 (97). С. 41–54. https://doi.org/10.30838/J.PMHTM.2413.050722.41.858
11. ASTM E3 – 11 (2017) Standard Guide for Preparation of Metallographic Specimens.
12. Попилов Л. Я., Зайцева Л. П. Электрополирование и электротравление металлографических шлифов. Москва : Металлургиздат, 1963. 410 с.
13. Коваленко В. С. Металлографические реактивы. Москва : Металлургия, 1981. 120 с.
14. Беккерт М., Клемм Х. Способы металлографического травления : справочное издание. [Перевод с нем.]. Москва : Металлургия, 1988. 400 с.
15. Гончаров О. А., Васильєва Л. В., Юнда А. М. Чисельні методи розв’язання прикладних задач : навч. посіб. Суми : Сумський державний університет, 2020. 142 с.
16. Узлов К. І., Реп’ях С. І., Дзюбіна А. В., Кімстач Т. В., Мовчан О. В. Аналіз відповідності нормативних вимог до алюмінієвих бронз закономірностям структуроутворення в системі Сu-Аl. Теорія і практика металургії. 2019. №5 (122). С. 55–63. https://doi.org/10.34185/tpm.5.2019.07.7
17. Кімстач Т. В., Узлов К. І., Солоненко Л. І., Реп’ях С. І., Хричиков В. Є., Білий О. П., Білий А. П., Іванова Л. Х. Дослідження впливу домішок в бронзі БрО3А3 на її механічні властивості. Теорія і практика металургії. 2021. № 4 (129). С. 41–47. https://doi.org/10.34185/tpm.4.2021.05.