Испытание на сжатие проводили на универсальной испытательной машине УММ-10 с самоустанавливающийся верхней опорой при скорости перемещения захвата 2 ... 10 мм/мин. Для испытания на изгиб использовали машину МР-0,5, оборудованную специальным приспособлением. Расстояние между опорами устанавливали равным 60 мм, скорость перемещения захвата — 2 ... 10 мм/мин. Измерение твердости образцов (изделий) из материала СГ-П 0,5 производили на приборе ТК-2М по методу вдавливания стального закаленного шарика 03,1 мм под действием нагрузки 1000 Н в течение 5 с. Твердость определяли по шкале НВ; модуль упругости — с помощью прибора ДУК-20 по скорости распространения ультразвуковых колебаний в материале; плотность материала образцов — методом гидростатического взвешивания. Определение ударной вязкости проводили на маятниковом копре типа КМ-0,5 маятником № 1 (расстояние между опорами 40 мм, угол зарядки 94°).
Образцы для испытаний были изготовлены из деталей промышленной поставки, предназначенных для вкладышей подшипников скольжения (рис. 1), наружным диаметром 110 мм, высотой 56 мм и уплотнительных колец (рис. 2) наружным диаметром 220 мм, высотой 35 мм. Кроме того, были выполнены образцы из уплотнительного кольца, подобного представленному на рис. 2, но с наружным диаметром 276 мм и высотой 32 мм (изготовленного в опытном порядке методом индивидуального прессования). Разрезку деталей производили алмазным диском либо электроэрозионным методом. Учитывая присущий угле-графитам разброс по плотности и другим свойствам даже для одной заготовки, схема вырезки была составлена таким образом, чтобы образцы всех типов были вырезаны из близко расположенных зон. Положение образцов для определения предела прочности при сжатии относительно направления прессования фиксировалось; нагрузка при испытаниях прикладывалась вдоль направления оси прессования. Продольная ось образцов для определения предела прочности при изгибе, модуля упругости и средней плотности Е, вырезанных из втулок, совпадала с направлением оси прессования, а для образцов, вырезанных из колец, была перпендикулярна ему. Окончательная их обработка осуществлялась шлифованием алмазными кругами.
В табл. 1 приведены средние значения и твердости, полученные при испытаниях образцов, изготовленных из 11 деталей, из которой видно, что средние физико-механические характеристики отдельных деталей имеют значительный разброс, особенно по величине предела прочности при сжатии. Наиболее стабильным показателем является твердость. Заметно отличаются средние характеристики кольца 0276 мм, выполненного методом индивидуального прессования, что свидетельствует о преимуществе такой технологии.
Анализ результатов испытаний образцов, выполненных из одной заготовки, указывает, что для каждой заготовки наблюдается как разно-плотность, так и значительные отклонения частных значений характеристик от средних. Но если разно-плотность колеблется в пределах ±5 ... 6%, то отклонения частных значений предела прочности при сжатии у отдельных заготовок достигают 50% в большую сторону и 40 % в меньшую от среднего значения величины.
Отклонения частных значений не превышают ±10% от среднего, модуля упругости ±5 ...7%. Из общих закономерностей выделяется заготовка 0276 мм, разно-плотность которой составляет +9 ... ... —10%, разброс значений осж+20 ...—35%, +20 ... —15%, Е—+20 ...—33 % от средних, что свидетельствует о необходимости совершенствования в целом прогрессивной технологии индивидуального прессования.
Изготовляемые промышленностью детали из силицированного графита марки СГ-П 0,5 в обязательном порядке контролируются измерением средней плотности. Поэтому представляет интерес выявление возможных зависимостей физико-механических характеристик от плотности. На рис. 3 средние значения физико-механических характеристик представлены в координатах свойство — плотность. Для кольца 0276 мм на рис. 3 показаны частные значения величин, из которых видно, что у значений модуля упругости прослеживается тенденция к росту с увеличением ^к. В то же время каких-либо зависимостей асж и оиЗГ от плотности не наблюдается. Определение удельной ударной вязкости проведено на 13 образцах, изготовленных из втулок 0110 мм. Среднее значение полученных величин ударной вязкости равно 1,88 кДж/м2 при частных значениях, находящихся в диапазоне 1,73 ... ... 2,26 кДж/м2.
На основании приведенных данных, а также статистики, полученной в результате испытаний образцов, изготовленных из выпускаемых промышленностью изделий различной номенклатуры (втулки, кольца, диски, всего более 400 образцов), были определены значения физико-механических свойств материала СГ-П 0, X — средние значения величин для втулок 0 110 мм; О — средине значения величии для колец 0 220 мм; ф — частные значения величии для кольца 0 276 мм для сравнения приведены результаты, взятые из литературы [1,2]. Как видно из табл. 2, значения физико-механических свойств промышленных изделий из силицированного графита марки СГ-П 0,5 отличаются от опубликованных ранее данных: существенно более низкие значения имеют пределы прочности при сжатии и изгибе. Кроме того, прослеживается значительный разброс частных значений свойств как для одного изделия, так и между различными изделиями. Зависимость предела прочности при сжатии и изгибе от плотности не обнаружена, в то время как модуль упругости с увеличением плотности возрастает.
Проведенные испытания показывают, что значения физико-механических характеристик силицированного графита находятся в значительной зависимости как от технологии изготовления образцов для испытаний, так и от технологии изготовления изделий. Выявление связи между физико-механическими свойствами материала СГ-П 0,5 и работоспособностью изделий из него может быть предметом специальных исследований.
Для повышения надежности расчетов при использовании в машиностроении изделий из силицированного графита марки СГ-П 0,5, изготовляемых и поставляемых промышленностью по существующей технологии, при которой детали под силицирование выполняются точением из графитовых заготовок, целесообразно применять значения физико-механических характеристик, полученные в данной работе. Результаты этой работы.
