Pereosnastka.ru

В общем комплексе прочностных характеристик конструкционных материалов, обеспечивающих долговечность работы изготовляемых из них деталей, существенную, а часто и определяющую роль играют твердость, износостойкость и антифрикционность рабочих поверхностей.

Повышенная поверхностная твердость характеризует способность материала противостоять остаточной деформации при воздействии на него вдавливающих или ударных усилий с определенной удельной нагрузкой. Общим условием для получения покрытий с твердостью, значительно превышающей твердость основы, является такая их толщина, которая исключает влияние более мягкой основы или подложки.

Так, например, весьма твердые, но тонкие пленки хрома, нанесенные на медь или алюминий, не могут существенно повлиять на увеличение поверхностной твердости этих сравнительно мягких металлов и защитить их от локальной остаточной деформации даже при небольших концентрированных давлениях или ударах. Поэтому при прочих равных условиях, чем мягче материал основы, тем толще должна быть покровная пленка, наносимая с целью увеличения поверхностной твердости.

Применение покрытий с повышенной твердостью типично для различного рода оформляющего и обрабатывающего инструмента, а также для деталей приборов и механизмов, испытывающих в процессе эксплуатации высокие удельные давления или локальные ударные нагрузки. К таким узлам и деталям относятся, например, зубчатые шестерни, различные стопорные и замковые устройства и т. п.

Наиболее распространенным покрытием, обеспечивающим высокую поверхностную твердость конструкционных материалов и, в первую очередь, различных металлов, является хромовое, а также никелевое, содержащее определенное количество фосфора.

Значительно повышают поверхностную твердость цветных и легких металлов стеклоэмалевые покрытия, хотя их применение с этой целью ограничивается из-за характерной для силикатов хрупкости.

Исключительно высокой твердостью обладают толстые оксидные пленки на алюминии, полученные путем анодного оксидирования этого металла.

Твердость многих покровных пленок может быть увеличена за счет введения в них твердых мелкодисперсных частиц некоторых веществ, равномерно распределенных в толще покрытия. Такими веществами, например, для металлопокрытий могут являться весьма дисперсные карбиды, бориды и окислы некоторых металлов. В полимерных пленках эту роль в большей или меньшей степени выполняют различные пигменты.

Наряду с твердостью чрезвычайно важным и значительно чаще используемым прочностным свойством является износостойкость покровных пленок. Хотя между этими физико-механическими характеристиками имеется определенная связь, их корреляция в реальных условиях эксплуатации наблюдается далеко не всегда.

Степень износостойкости поверхностных слоев характеризуется скоростью снятия материала при непрерывном или периодическом трении в определенных условиях и зависит от физико-химических свойств трущейся пары, наличия или отсутствия абразивных частиц, особенностей рабочих или смазочных жидкостей, если они присутствуют в зоне трения. При этом в ряде случаев более твердые материалы и покрытия изнашиваются быстрее поверхностей с пониженной твердостной характеристикой. Так, например, в условиях типичного образивного износа, стальные хромированные сопла гидропескоструйного аппарата изнашиваются быстрее, чем изготовленные из некоторых сортов технической резины. Это объясняется, повидимому, способностью резины к упругой деформации, обусловливающей эффект амортизации при взаимодействии абразивных частиц с рабочей поверхностью сопла.

Менее твердое, чем хромовое, никельфосфорное покрытие, содержащее около 7% фосфора, не уступает первому в износостойкости при трении о сталь.

Здесь следует отметить, что износостойкость покрытий не является абсолютным их качеством и в значительной мере зависит от конкретных условий эксплуатации деталей. Тем не менее наиболее износостойкими покрытиями среди металлических считаются хромовое, никельфосфорное, никелькобальтовое и некоторые другие. Типичными износостойкими представителями класса полимерных пленок среди лакокрасочных являются эпоксидные, мочевиноформальдегидные и полиуретановые, а из числа напыляемых пластмассовых материалов,— различные композиции на основе полиамидных смол.

Наряду с общепринятыми характеристиками твердости и износостойкости покровных пленок, в том случае если они длительное время должны обеспечивать красивый, не изменяющийся со временем внешний вид изделий, существенным качеством их поверхности является сопротивление так называемому декоративному износу. Это свойство покрытий не имеет прямой связи с их твердостью и износостойкостью. Так, например, несмотря на большую твердость декоративной шагреневой эмали, по сравнению с молотковой, она обладает большей склонностью к декоративному старению. Повидимому, эти особенности зависят от некоторых свойств и строения тончайших поверхностных слоев и в первую очередь связаны с их антифрикционными свойствами в условиях сухого трения.

Антифрикционные свойства характеризуются коэффициентом трения между данной поверхностью материала или покрытия и каким-либо контртелом.

Применение покрытий, обладающих антифрикционными свойствами, особенно в различных узлах трения, имеет большое значение и обусловлено различными причинами. Одной из них является стремление к экономии дорогих и дефицитных антифрикционных цветных металлов и сплавов типа баббитов и бронз. Кроме того, антифрикционные покрытия оказываются незаменимыми в условиях сухого трения, когда подача к трущимся парам смазочных жидкостей по тем или иным причинам невозможна. В этом случае специально подобранные покрытия выполняют роль сухих смазок.

Для заменителей монолитных антифрикционных материалов в подшипниках скольжения и других трущихся узлах чаще всего используются сравнительно толстые (0,5 мм) покрытия из оловянистой бронзы и других сплавов на основе меди, из пористого хрома, хорошо удерживающего смазку, а также покрытия из некоторых полимерных материалов. В качестве покрытий-смазок применяются тонкие покровные пленки электролитического свинца, олова, сплавов на основе этих металлов в комбинации с тонким индиевым покрытием и др. Кроме того, весьма ценными для пар сухого трения являются покрытия из форопласта, а также некоторые полимерные пленки, содержащие графит.

Читать далее:

Физические свойства покрытий

• Оценка покрытий некоторых изделии
• Методика выбора покрытий
• Текстурированные металлолаковые покрытия
• Граничащие покрытия
• Многослойные покрытия