Tytuł pozycji:
Zużycie ścierne kompozytów na osnowie stopu CuPb30 zbrojonych cząstkami grafitu
Celem pracy była ocena stopnia zużycia kompozytów na osnowie stopu miedzi zbrojonych cząstkami grafitu. Kompozyty wytworzone były na osnowie stopu CuPb30. Wytworzono kompozyty o zmiennym udziale objętościowym cząstek grafitu, który wynosił 5, 10 15 i 20% obj. Kompozyty zostały wykonane metodą mieszania mechanicznego ciekłego stopu z jednoczesnym wprowadzeniem określonej ilości cząstek grafitu. Stosowano grafit o średniej wielkości cząstek od 100 do 160 mm. W celu usunięcia wilgoci grafit wyżarzano w temperaturze 250°C. Zarówno zawiesiny kompozytowe, jaki i stop osnowy odlewano grawitacyjnie do form metalowych. Powstałe odlewy miały kształt walca o średnicy 15 mm. Z odlewów tych zostały wycięte próbki do badań zużycia ściernego oraz próbki do wykonania zgładów metalograficznych. Obserwując mikrostruktury badanych kompozytów, stwierdzono, że parametry wytwarzania kompozytów zostały dobrane prawidłowo, cząstki grafitu rozmieszczone były równomiernie, a próbki nie posiadały wad typowych dla metalowych materiałów kompozytowych, takich jak: skupiska cząstek, porowatość czy wtrącenia tlenkowe. Zużycie ścierne kompozytów i stopu osnowy badano jako ubytek masy próbki poddawanej procesowi tarcia suchego przy zadanym obciążeniu i prędkości tarcia po przebyciu drogi 3000 m. Pomiarów ubytku masy dokonywano co 500 m. Aby określić wpływ obciążenia próbki na wielkość zużycia badanych materiałów, próbki poddawane były procesom zużycia przy zmiennym obciążeniu. Zastosowano trzy obciążenia: 10, 20 i 30 N. Dla celów porównawczych badaniom zużycia poddano również stop osnowy. Z przeprowadzonych badań wynika, że wprowadzenie cząstek grafitu do stopu CuPb30 spowodowało znaczne zmniejszenia stopnia zużycia badanych materiałów. Wraz ze wzrostem udziału objętościowego grafitu zużycie ścierne kompozytu maleje. Stwierdzono również, że zwiększenie obciążenia powoduje znaczne zwiększenie zużycia kompozytów i stopu osnowy, jednak wraz ze wzrostem udziału objętościowego cząstek grafitu wpływ ten jest zdecydowanie większy. Dla stopu osnowy zwiększenie obciążenia z 10 do 30 N spowodowało zwiększenie zużycia 12 razy w końcowym etapie tarcia, natomiast dla kompozytu zawierającego 30% cząstek zwiększenie obciążenia trzykrotnie spowodowało zwiększenie zużycia o około 600 razy.
Evaluation of the abrasive wear of copper alloy matrix composites reinforced with graphite particles was the aim of this study. CuPb30 alloy matrix composites with variable volume content of graphite particles, namely 5, 10, 15 and 20 vol. %, were produced. Composites were made by mechanical mixing of the liquid alloy with simultaneous introduction of a specified quantity of graphite particles, the average particle size ranging from 100 to 160 Posmyk, A.m. Graphite was previously annealed at a temperature of 250°C in order to remove moisture. Composite suspensions and the alloy matrix were gravity cast to a metal mould. The resulting castings were of cylindrical shape with a diameter of 15 mm. The samples for abrasive wear test and the samples for metallographic examinations were cut out of the castings. Examining the microstructure of the studied composites, it was found that the parameters of the composite production had been chosen properly, the graphite particles were distributed evenly, and the sample did not have defects typical for metal matrix composites such as clusters of particles, porosity or oxide inclusions. Abrasive wear of composites and the matrix alloy has been measured as a weight loss of the sample undergoing a process of dry friction after passing 3000 m at a given load and rate of counter-sample turning. Mass loss measurements were made every 500 m. The samples were subjected to wear processes under variable load, namely 10, 20 or 30 N, to determine the effect of sample load on the magnitude of wear for the investigated materials. Also the matrix alloy was tested for comparison purposes. The studies show that the introduction of graphite particles to the CuPb30 alloy results in significant reduction of wear of the investigated material. The abrasive wear of composite material decreases with the increase in volume content of graphite. It was also found that increasing the load causes a significant increase in wear of both the composites and the matrix alloy, and with increasing volume content of graphite particles this effect is much greater. For the matrix alloy, increasing the load from 10 to 30 N increased the abrasive wear by 12 times in the final stage of the wear process, while for the composite containing 30% of graphite particles this increase in load increased the abrasive wear by about 600 times.
