Исходя из результатов исследований материалов каркасного ти­па, содержащих фторопласт, компонентом основы выбран бронзо­вый порошок (Бр ОС 6-6) с размером частиц 1—10 мкм и содержа­нием кислорода менее 0,3 %. Наиболее удобным для формирования гранул с ядрами из фторопласта при смешивании порошков - компонентов является порошок фторопласта-4Д1 ГГ с размерами частиц 30—160 мкм, имеющий высокую сыпучесть и поставляемый в таком виде промышленностью. Третьим компонентом использовали графит марки С-2 с размерами частиц до 15 мкм. Порошки смеши­вали последовательно: сначала фторопласт с графитом, а затем по­лученную смесь с порошком бронзы. Это обеспечивало формиро­вание гранул с наружной оболочкой из порошка бронзы.

В эксперименте варьировали количеством фторопласта и графи­та (бронза - остальное), давлением и временем горячего прессова­ния при температуре 550+5 К в среде водорода. Значения уровней и интервалов варьирования факторов выбирали на основе приведен­ных выше результатов (табл. 5.1).

Для получения уравнений (математических моделей) в степен­ном виде кодированные значения факторов определяли по выраже­нию [12]

R. JilniziH-L 1, (5.,)

L 1П Г max - 1П Г min _

Где r - кодированные значения факторов; x., x max, x. min - нату­ральные значения факторов.

Образцы материалов (по 4 штуки) изготовляли по условиям опытов (табл. П1 приложения), составленным в соответствии с матрицей планирования 4-факторного эксперимента (табл. П2 при­ложения). Параметрами оптимизации выбраны: предел прочности при срезе (тср), коэффициент трения (/) и интенсивность изнашива­ния (Д), средние значения которых приведены в табл. П1.

Графическими зависимостями характеристик материалов, рассчи­танных по приведенным уравнениям (5.2), (5.3), (5.4), от влияющих на них факторов или таблицами, составленными на основе уравне­ний.

Учитывая возможные варианты математических моделей, кото­рые могут быть получены в результате исследования процессов по­становкой экспериментов по плану второго порядка, зависимости характеристик материалов от влияющих факторов в общем виде можно выразить уравнением

А = сивК ВК2...вКп, (5.5)

Где Аи - значения характеристик материалов; В1, В2, ..., Вп - значе­

Ния влияющих факторов в выбранных пределах; Си - коэффициен­ты, значения которых получают экспериментально; К1', К'2, ., кп - показатели степени, которые имеют вид

К' = а'(1 + р ' 1п В( + ХВ), (5.6)

Где а', в', X' - коэффициенты, зависящие от свойств материалов,

Входящих порошковых компонентов и факторов, зафиксированных на постоянных уровнях, значения коэффициентов получают обра­боткой результатов экспериментов; - индекс фактора в экспери­менте (' = 1, ..., п).

Для определения характеристик материалов или параметров других процессов, описываемых моделью приведенного вида, пользуются программами для расчета значений характеристик по полученным уравнениям.

В табл. 5.2-5.4 приведена часть расчетных значений предела прочности при срезе, коэффициента трения и интенсивности изна­шивания материалов на основе бронзы, содержащих фторопласт - 4ДПТ и графит, изготовленных горячим прессованием в течение 120 мин (из расчета 10 мин/мм).

Прочность материалов уменьшается при увеличении количества фторопласта и графита в композициях (табл. 5.2). Влияние давле­ния горячего прессования зависит от количества графита в мате­риалах. При содержании его до 3 % прочность снижается при удельных давлениях больших 300 МПа. С увеличением графита уменьшается давление, при котором обеспечивается наиболее вы­сокая прочность композиций.

Значения пределов прочности при срезе материалов на основе бронзы

Коэффициент трения уменьшается с увеличением количества фторопласта в композициях, не зависит от количества графита и увеличивается при увеличении давления и времени горячего прес­сования (табл. 5.3).

Наименьшей интенсивностью изнашивания обладают материа­лы содержащие 50-60 % фторопласта и 2 % графита и 40 % фторо­пласта и 10 % графита, изготовленные при давлении горячего прес­сования 200 МПа (табл. 5.4). С увеличением времени горячего прессования интенсивность изнашивания незначительно уменьша­ется, что связано, вероятно, с повышением прочности.

Для материалов, работающих без смазки, по рекомендациям ряда авторов, предел прочности при срезе должен быть не менее 25 МПа. С учетом этого выбран материал, содержащий 48-50 % фторопла­ста и 2 % графита, изготовляемый при 200 МПа удельного давления и 10 мин/мм времени горячего прессования на единицу высоты.