DEPENDENCE OF BRASS CHEMICAL COMPOSITION ON WEAR RESISTANCE OF PRODUCTS
Authors: Бастраков В.М. , Алибеков С.Я. , Стародубцева О.Н. , Юнусов Г.С. 
Published: July 2024

Основными способами достижения надёжности узлов трения являются: рациональное конструирование, оптимизация условий эксплуатации и использование износостойких ма- териалов. Эти меры позволяют повысить надёжность узлов при незначительном увеличе- нии затрат. Грамотный подбор износостойких материалов базируется на теоретических и экспериментальных исследованиях в области физико-химической механики процессов тре- ния и изнашивания. Износостойкость материалов не является постоянным свойством, а проявляется в конкретных условиях и режимах эксплуатации. Для обеспечения требуемого качества изделий и возможности постоянного повышения их надёжности были проведены исследования по определению влияния свойств и состава используемых материалов на из- носостойкость изделий из принятых материалов при нормальных условиях. В статье рассмотрены процессы, происходящие в сопряжении ключа из латуни ЛС59-1 с сувальдами замка из стали обыкновенного качества. На специальной установке, реализую- щей полный цикл взаимодействия ключа с замком, проведены ускоренные испытания до предельного износа деталей (отказа). Цикл представляет собой возвратно-поступательное движение ключа относительно сувальд – вывод засова из корпуса замка на полный вылет с последующим вводом без нагрузки. Испытаниям подвергалась партия ключей, серийно изготавливаемых на предприятии ООО «Тиара» из латунной ленты марки ЛC59-1 разных поставщиков. Она отличалась по со- держанию меди, цинка и свинца. Заготовки ключей получают горячей объёмной штампов- кой. Была определена твёрдость испытываемых образцов ключей и сопрягаемых с ними сувальд. В процессе испытаний периодически определялась величина износа сопрягаемых элементов с погрешностью не более 3 мкм на видеомикроскопе ММ1. Результаты испыта- ний показали, что различные образцы из сертифицированного материала одной марки ла- туни выдерживают число циклов, отличающееся в 2 – 2,5 раза (без и с использованием смазки соответственно). Основным фактором такой нестабильности являются химический состав и структура материала. Анализ результатов исследования показал, что число циклов увеличивается при увели- чении в сплаве содержания меди и уменьшении содержания цинка. Предложены основные меры по увеличению ресурса изделий: использовать латунь с содержанием цинка в преде- лах 36 – 39,5 % и стабилизировать режимы охлаждения при получении заготовок ключа.

The key methods to achieve reliability of friction units include rational design, optimization of operating conditions and use of wear-resistant materials. These methods improve the reliability of the assemblies with a slight increase in costs. The competent selection of wear-resistant mate- rials is based on theoretical and experimental research in the field of physicochemical mechanics of friction and wear processes. Wear resistance of materials is not a permanent property, it ra- ther manifests itself under certain conditions and in certain operating modes. In order to ensure the required quality of products and continuously improve their reliability, the authors have car- ried out research to determine the effect of the properties and composition of the materials on the wear resistance of products under normal conditions. The paper discusses the processes occurring in the pairing of the key made of brass LS 59-1 with the levers of the lock made of ordinary steel. On a special installation that implements the full cycle of interaction between the key and the lock, accelerated tests were carried out until the limiting wear of parts (wear out). The cycle is a reciprocating movement of the key relative to the lever – withdrawal of the bolt from the lock body for full reach, followed by input without load. The tests were carried out on a batch of keys produced at Tiara LLC enterprise from a brass tape of LS 59-1 brand obtained from different suppliers. Brass from different suppliers differed in the content of copper, zinc and lead. Key blanks have been obtained by hot forging. The authors have determined the hardness of the test samples of keys and the levers mated with them. During the tests, the wear value of the mating elements was periodically determined with an error of no more than 3 microns on the MM1 video microscope. The test results proved that different sam- ples of certified material of the same brass grade withstand the number of cycles that differ by 2 ... 2.5 times (without and with the use of lubricants, respectively). The main factor in this insta- bility is the chemical composition and the structure of the material. The analysis of research re- sults showed that the number of cycles increases with an increase in copper and a decrease in zinc content in the alloy. The main measures to increase the service life of products are proposed include the use of brass with zinc content ranging from 36 to 39.5 % and stabilization of the cool- ing modes when obtaining key blanks.