Клеков А.О., Степанчук А.М., Смик В.М., Шум Л.В.

Закономірності ущільнення порошкових матеріалів на основі композицій Fe – Al

Однією з проблем сучасного залізничного транспорту є гальмівні вузли колес. Наразі розроблені сучасні композиційні матеріали для виготовлення тормозних колодок на полімерній основі, ресурс роботи яких у порівнянні з традиційними чавунними  у декілька разів вищий. Але суттєвим недоліком таких  колодок  є мала теплопровідність матеріалу з якого вони виготовляється, що призводить до значного виділення тепла в зоні тертя, як наслідок, виникнення дефектів на поверхні тертя колеса. Останнє зменшує термін його роботи. Частково ця проблема вирішується за рахунок створення композиційних колодок з чавунними вставками, у яких теплопровідність більша ніж у полімерному матеріалі , але не вирішує повністю проблему тепловідведення із зони тертя.  Тому проблема підвищення теплопровідності вставок є досить актуальною.

Перспективними матеріалами для виготовлення вставок можуть бути порошкові композиції на основі заліза, які вміщують метали з високою теплопровідністю, наприклад алюмінію. Такі матеріали можуть бути виготовлені з використанням методів порошкової металургії, які передбачають отримання суміші вихідних порошків, їх пресування з наступним спіканням.

Метою роботи  було  вивчити процеси пресування порошкових сумішей

Fe – Al з вмістом алюмінію 10, 20 та 30 об.%. Дослідження процесів отримання порошкових сумішей шляхом  змішування вихідних порошків у двоконусному змішувачі показало, що найбільша якість змішування має місце при змішуванні протягом 3-х годин  при швидкості обертання барабану змішувача  50 – 70 об./хв. з додаванням вакуумного мастила  у кількості 1,0 – 1,5 %.

Досліджено вплив складу матеріалу та тиску пресування на щільність пресовок. Отримані результати приведені на рисунку 1 та в таблицях 1 – 4.Як видно з рисунку щільність пресовок монотонно збільшується  зі збільшенням тиску пресування. Такий характер залежності щільності порошкових пресовок  від тиску пресування є притаманним для ущільнення пластичних матеріалів. Переважний вплив пластичної деформації на формування кінцевої щільності досліджуваних матеріалів підтверджується тим, що зі збільшенням в суміші кількості більш пластичного алюмінію сприяє отриманню більш високої щільності.

Виходячи з того, що в основі ущільнення матеріалів лежить пластична деформація  був встановлений аналітичний опис процесу за допомогою другого рівняння  М.Ю. Бальшина, яке має загальний вигляд:

де β – відносний об’єм, β=1/θ;  – тиск, відповідний максимальному ступеню ущільнення, коли L – стала, L =[1]. З використанням експериментальних даних роботи,  згідно методики викладеній в [1] були визначені сталі рівняння L та  і отримано рівняння

lgp = –0,15(β–1)+067,

яке може бути використане для визначення оптимальних умов пресування композицій Fe–Al з заданою щільністю.

Література

1. Степанчук А.Н. Закономерности прессования порошковых материалов. – К.: УМК МВО, 1989. – 182 с.