антифрикционные сплавы что такое

АНТИФРИКЦИОННЫЕ СПЛАВЫ

(Antifriction metal) — сплавы, применяемые для уменьшения трения во вкладышах подшипников. Основной частью этих сплавов является белый металл. К числу А. С. относятся так наз. баббиты и специальные бронзы.

Смотреть что такое «АНТИФРИКЦИОННЫЕ СПЛАВЫ» в других словарях:

АНТИФРИКЦИОННЫЕ СПЛАВЫ — специальные сплавы белых и цветных металлов, применяемые для заливки вкладышей подшипников. Различают два вида А. с.: а) белые, или баббиты, в к рых основным металлом является свинец или олово с небольшими присадками более твердых металлов (меди … Технический железнодорожный словарь

Цинковые антифрикционные сплавы — сплавы, предназначенные для производства монометаллических и биметаллических изделий и полуфабрикатов методами литья. Марки сплавов: ЦЛМ 9 1, 5Л; ЦАМ 10 5Л. Первая цифра означает среднее содержание Al, вторая Cu. Содержание Mg 0,03 0,06 %.… … Энциклопедический словарь по металлургии

АЛЮМИНИЕВЫЕ АНТИФРИКЦИОННЫЕ СПЛАВЫ — сплавы, предназначены для изготовления моно и биметаллических подшипников методом литья. Марка сплава Содержание основных компонентов*1, % Sn Cu Ni Si Ti АО3 7*2 2,5 3,5 7,0 8,5 0,6 1,2 АO9 2 8 10 2 2,5 0,8 1,2 0,3 0,7 АО20 1 17,0 23,0 0,7 1,2… … Металлургический словарь

ЦИНКОВЫЕ АНТИФРИКЦИОННЫЕ СПЛАВЫ — сплавы, предназначенные для производства монометаллических и биметаллических изделий и полуфабрикатов методами литья. Марки сплавов: ЦАМ 9 1, 5Л; ЦАМ 10 5Л. Первая цифра означает среднее содержание Al, вторая Cu. Содержание Mg 0,03 0,06%.… … Металлургический словарь

Антифрикционные материалы — (от Анти. и лат. frictio трение) материалы, применяемые для деталей машин (подшипники, втулки и др.), работающих при трении скольжения и обладающих в определённых условиях низким коэффициентом трения. Отличаются низкой способностью к… … Большая советская энциклопедия

антифрикционные материалы — Материалы, использ. для изготовления подшипников скольжения. Они должны обладать: низким коэфф. трения (для снижения потерь на трение); высокой износостойкостью; способностью быстро прирабатываться; повыш. сопротивл. к задирам; достат. прочностью … Справочник технического переводчика

Сплавы (металлов) — Сплавы металлов, металлические сплавы, твёрдые и жидкие системы, образованные главным образом сплавлением двух или более металлов, а также металлов с различными неметаллами. Термин «С.» первоначально относился к материалам с металлическими… … Большая советская энциклопедия

АНТИФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ — (от анти. и лат. frictio трение) обладают низким коэффициентом трения и применяются для изготовления деталей, работающих главным образом в условиях трения скольжения (подшипники, втулки, вкладыши и т. д.). К антифрикционным материалам относятся … Большой Энциклопедический словарь

СПЛАВЫ — макроскопические однородные системы, состоящие из двух или более металлов (реже металлов и неметаллов) с характерными металлич. св вами. В более широком смысле С. любые однородные системы, полученные сплавлением металлов, неметаллов, неорг. соед … Химическая энциклопедия

АНТИФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ — (от греч. anti приставка, обозначающая противодействие, и лат. frictio трение), обладают низким коэф. трения и применяются для изготовления деталей, работающих в условиях трения скольжения (подшипников, вкладышей, направляющих втулок и др.).… … Химическая энциклопедия

Источник

Привет студент

Специальные сплавы

Антифрикционными называются сплавы, служащие для изготовления легко сменяемых трущихся машинных частей и способствующие уменьшению трения и износа деталей.

Из антифрикционного сплава изготовляют легко сменяемые по мере износа части (вкладыши, подшипники); материал для этих деталей должен обладать такими качествами, чтобы при износе их соприкасающаяся с ними трудно заменяемая часть машины не истиралась. Это возможно только в том случае, когда трущиеся части сделаны из разного материала, причем материал наиболее ценной детали должен быть тверже материала, из которого сделана легко сменяемая деталь: следовательно, твердость антифрикционного сплава должна быть ниже твердости шейки вала.

С другой стороны, антифрикционный сплав должен также быть и достаточно прочным, чтобы выдерживать действующую на него нагрузку.

Кроме того, необходимо, чтобы антифрикционный сплав обладал достаточной пластичностью, позволяющей ему прирабатываться к шейке вала, обеспечивая таким образом равномерное распределение нагрузки в различных точках трущихся поверхностей.

Наконец, антифрикционный материал должен хорошо «держать» смазку, т. е. удерживать тонкий слой смазки на всей плоскости соприкосновения трущихся деталей.

Для удовлетворения таким разнообразным и отчасти противоположным требованиям антифрикционный сплав должен быть неоднородным по структуре и состоять из пластичной массы с включенными в нее более твердыми зернами материала.

В качестве типичного антифрикционного сплава можно указать на сплав, имеющий стандартное название Б-83, структура которого состоит из пластичной массы твердого раствора сурьмы и олова с твердыми включениями химических соединений SnSb (кубы) и Cu₃Sn (иглы) (фиг. 152).

Пластичность этого сплава обеспечивается присутствием твердого раствора, а твердость — кристаллами названных выше химических соединений. Хорошее удержание смазки на трущихся поверхностях здесь достигается неодинаковой степенью истирания поверхности сплава; пластичная масса срабатывается быстрее твердых кристаллов, вследствие чего на трущейся поверхности образуются микроканалы, в которых будет удерживаться и свободно перемещаться смазочный материал.

Антифрикционные сплавы принято разделять на три основные группы: желтые, белые и черные антифрикционные сплавы; к первым относятся бронзы, ко вторым — баббиты, к третьим — антифрикционные чугуны.

Антифрикционные качества бронзы обусловливаются неодинаковой твердостью отдельных составляющих ее структуры. Применяемая для подшипников бронза содержит олова обычно меньше 13,9%; меньшую твердость в таком материале будут иметь более богатые медью оси — дендриты и большую — более оловянистые междуосные участки дендритов с включенными в них кристаллами химического соединения.

Надлежащие качества получаются у бронзовых подшипников при отливке в металлические формы (быстрое охлаждение).

На фиг. 153 дана микроструктура подшипниковой бронзы, содержащая около 10% олова. Бронзу применяют в качестве антифрикционного материала при больших удельных нагрузках на подшипник и малом числе оборотов вала, например в прокатных станах.

Баббитами называются сплавы с преобладающим содержанием белых металлов, предназначаемые для заливки подшипников и вкладышей подшипников.

Белые антифрикционные сплавы в зависимости от преобладающего в их составе металла можно разделить на баббиты с оловянной, свинцовой, цинковой, алюминиевой или магниевой основой.

Баббиты с оловянной основой применяют в наиболее тяжелых условиях работы, например, для подшипников паровых турбин. К этой категории относится и названный выше сплав Б-83 (83% Sn; 10—12% Sb и 5,5—6,5% Сu).

Баббиты на свинцовой основе по свойствам мало уступают баббитам на оловянной основе, но дешевле последних; их применяют при средних величинах удельной нагрузки подшипника и среднем числе оборотов вала. На фиг. 154 дана микроструктура баббита со свинцовой основой. Квадратные светлые кристаллы представляют химическое соединение SnSb, иглы, звездочки — Cu₃Sn, темная часть представляет эвтектику свинца и олова.

Начинают также входить в употребление в качестве антифрикционных сплавы с цинковой, алюминиевой и магниевой основой.

В последнее время в качестве заменителей желтых антифрикционных сплавов начинают применять чугуны (например, ковкий чугун). Из антифрикционного чугуна готовят втулки и вкладыши, работающие преимущественно при статических или небольших динамических нагрузках. При выборе подшипникового сплава руководствуются условиями его работы, свойствами сплава и его стоимостью.

Первые исследовательские работы в области теории и промышленного применения антифрикционных сплавов принадлежат проф. Анатолию Михайловичу Бочвару.

Припоями называют металлы или сплавы, употребляемые для соединения двух кусков металла.

Металл или сплав только в том случае может прочно связать соединяемые куски других металлов, если с каждым из них он способен образовать сплав.

Припой вводят между соединяемыми кусками металла в расплавленном состоянии; входя в соприкосновение с материалом спаиваемых предметов, припой растворяет его, а при затвердевании связывает спаиваемые предметы в прочное целое.

На фиг. 156 дана схематическая картина разреза шва, образованного припоем.

Температура плавления припоя должна быть несколько ниже температуры плавления материала спаиваемых предметов, так как в противном случае спаиваемые предметы могут быть в процессе паяния испорчены.

Для возможности растворения материала спаиваемых предметов в расплавленном припое необходимо, чтобы поверхности их были вполне чисты. Для этого спаиваемые поверхности перед паянием опиливают, а также подвергают химической чистке. Вещества, применяемые при паянии для очистки спаиваемых поверхностей от окислов, называются протравами. В качестве протрав применяют соляную кислоту, нашатырь, хлористый цинк и др. Если очищающее спаиваемые поверхности вещество не стекает, а остается на них в виде тонкого слоя, предохраняющего поверхность от нового окисления при соприкосновении с воздухом, то оно называется флюсом; в качестве флюса применяют, например, буру.

Так как температура плавления припоя для получения хорошего спая должна возможно ближе подходить к температуре плавления материала спаиваемых предметов, оставаясь несколько ниже ее, то для паяния различных материалов пользуются разными припоями.

В зависимости от температуры плавления припои разделяются на легкоплавкие и тугоплавкие, а так как обычно легкоплавкие припои имеют сравнительно малую прочность, то их называют слабыми, а тугоплавкие — крепкими.

Крепкие припои изготовляют из латуни с повышенным против обычного содержанием цинка: например, 10 частей латуни + 5 частей цинка. Чем больше вводится цинка, тем более легкоплавок припой. Для повышения жидкоплавкости в латунные припои иногда вводят небольшое количество олова, а для повышения прочности и уменьшения хрупкости присаживают серебро. Припои с присадкой серебра называются серебряными припоями.

Состав крепких латунных припоев колеблется в среднем в пределах 36— 65% Сu и 35—64% Zn; температуры плавления их находятся в интервале от 800 до 900°. Эти припои применяют обычно для спаивания сплавов меди; чем больше меди в материале подвергающегося паянию изделия, тем крепче должен быть припой.

Содержание серебра, добавляемого к латунным припоям, колеблется в пределах 4—65%; серебряные припои применяют для паяния меди, бронзы, богатой медью латуни.

Для спаивания железа и стали хорошим припоем является мельхиор (сплав меди и никеля). Алюминий хорошо поддается пайке различными сплавами меди и олова; свинец вследствие плохой растворимости в алюминии непригоден для пайки последнего. В состав припоев для спаивания алюминия вводят также и алюминий.

В качестве слабых припоев применяют сплавы олова и свинца. Наиболее легкоплавкий из этих сплавов, известный под названием третник, имеет эвтектический состав: 63% Sn и 37% Рb; температура его плавления 182°.

Для повышения твердости в состав легких припоев вводят иногда небольшое количество сурьмы.

Содержание олова в мягких припоях обычно колеблется в пределах от 4 до 63%, свинца — от 37 до 88% и сурьмы — от 0 до 9%; температура плавления колеблется приблизительно в пределах 182—250°.

Прибавление висмута к оловянносвинцовому припою сильно понижает температуру плавления последнего: так, например, припой состава 15,5% Sn; 32% Рb и 52,5% Bi плавится при 96°; особенно легкоплавкие висмутовые припои употребляются при паянии сплавов олова и свинца.

В описании способов получения сплавов было сказано, что сплавы можно получать, в частности, прессованием порошкообразной смеси компонентов.

Этот метод, известный уже более ста лет, в последнее время получил широкое развитие под названием порошковой металлургии, а сплавы, получаемые путем прессования, начали называть порошковыми или металлокерамическими, так как процесс спекания металлических порошков сходен с процессом спекания керамических масс. Причиной, вызвавшей развитие применения этого способа, является возможность производить прессование порошковой массы в штампах, из которых можно получать готовое изделие, а также возможность получать изделия из нерасплавляемых металлов (например — вольфрама) и, наконец, создавать изделия с высокой равномерно распределенной пористостью.

Металлический порошок можно рассматривать как тело с неполным контактом между составляющими его частицами, тогда как в сплошном металле контакт имеет место по всей поверхности зерен. Поверхность соприкосновения частиц в порошкообразной массе не превосходит 0,001% полной поверхности частиц. Операция получения изделия из порошка сводится к увеличению контакта между его частицами. С увеличением контактной поверхности повышается прочность массы, а также все ее механические свойства. Это достигается механическим и тепловым воздействием на порошкообразную массу.

Получение изделий методом порошковой металлургии складывается из следующих операций: а) получения металлических порошков, б) прессования смеси порошков в штампах, соответствующей изготовляемому изделию формы, в) нагрева спрессованной массы до температуры, лежащей несколько ниже точки ее плавления, в результате чего масса сплава спекается.

В настоящее время операцию прессования иногда совмещают со спеканием, применяя горячее прессование.

Если к металлическому порошку добавляют порошок из неметаллического материала, то полученный прессованием с последующим спеканием материал принято называть металлокерамическим сплавом.

Методы порошковой металлургии в ряде случаев позволяют упростить и сократить технологические процессы получения изделий сложной формы и точных размеров; в некоторых случаях порошковая металлургия является и единственным способом, например, при изготовлении изделий из весьма тугоплавких материалов.

Порошковую металлургию применяют при производстве режущего инструмента (пластинки из твердых сплавов), мелких деталей машин сложной формы, деталей электротехнического и радиотехнического оборудования, самосмазывающихся пористых подшипников. При производстве порошковых сплавов применяют давления до 5—-10 т/см 2 и получают усадку до 80% первоначального насыпного объема.

Спекание производят в восстановительной атмосфере. При спекании имеет место дальнейшее увеличение контактной поверхности и, как следствие, усадка до 4% от первоначального (до нагрева) объема.

Железные металлокерамические сплавы могут быть пористыми, плотными и полуплотными (в зависимости от удельного давления прессования); спекание их производится при 800—1000°; время спекания 20—50 мин.

Ряд изделий, подвергающийся в работе истиранию (втулки, вкладыши для подшипников, зубчатые колеса), в настоящее время изготовляют из пористого железо-керамического материала, который пропитывают маслом, заполняющим его поры и осуществляющим смазку в процессе работы.

Пример микроструктуры порошкового сплава был приведен выше на фиг. 139; на фиг. 157 показаны изделия, изготовленные из порошковых сплавов.

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Источник

АНТИФРИКЦИОННЫЕ СПЛАВЫ

специальные сплавы белых и цветных металлов, применяемые для заливки вкладышей подшипников. Различают два вида А. с.: а) белые, или баббиты, в к-рых основным металлом является свинец или олово с небольшими присадками более твердых металлов (меди, сурьмы, кальция, натрия и др.), равномерно вкрапленных в основной металл отдельными кристалликами, что и обеспечивает надлежащее качество баббита как А. с; б) желтые, или бронзы, в которых основным является более твердый металл— медь с равномерно вкрапленными в нее кристалликами более мягких, по большей части белых металлов (олова, свинца, сурьмы и др.). Оба вида А. с. удовлетворяют так наз. правилу Шарпи, т. е. состоят из металлов разной твердости, что и придает им необходимые качества. В последнее время находят применение новые виды А. с. (неметалл.), как, напр., бакелиты и др., антифрикционные качества к-рых позволяют рассчитывать, что они явятся полезными заменителями дефицитных металлов.

Смотреть что такое «АНТИФРИКЦИОННЫЕ СПЛАВЫ» в других словарях:

АНТИФРИКЦИОННЫЕ СПЛАВЫ — (Antifriction metal) сплавы, применяемые для уменьшения трения во вкладышах подшипников. Основной частью этих сплавов является белый металл. К числу А. С. относятся так наз. баббиты и специальные бронзы. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.:… … Морской словарь

Источник

Антифрикционные сплавы: описание, виды и свойства

Антифрикционные сплавы представляют собой группу материалов, которые обладают небольшим коэффициентом трения или способны понизить его у других композитов. Твердые смазочные источники устойчивы к изнашиванию при длительном использовании. Ими покрывают различные трущиеся поверхности. Для этого используют фторопласт, латунь, бронзу, железографит и баббит. Материалы должны быть пластичными и износостойкими, полностью отвечать нагрузкам при эксплуатации деталей и конструкций.

Некоторые особенности сплавов

Основная роль антифрикционных сплавов состоит в повышении срока службы соприкасающихся поверхностей различных механизмов и машин. Их применяют в основном для изготовления втулок и подшипников или для нанесения их на поверхности трущихся деталей. С одной стороны, сплавы должны обладать пластичностью и хорошо прирабатываться, а с другой – быть твердыми и прочными, для уменьшения износа деталей.

Основные свойства сплавов

Сплавами с антифрикционным эффектом заливают вкладыши подшипников скольжения. Требования к ним устанавливаются в зависимости от условий, в которых работают детали. Материал, из которого они вырабатываются, обязан располагать следующими свойствами антифрикционных сплавов:

Какие сплавы используют в качестве антифрикционных материалов

Все сплавы такого рода делятся на три группы:

Сплавы для подшипников

Антифрикционные материалы находят широкое применение. При изготовлении подшипников, используемых в нынешних автомобилях и приборах, они востребованы, благодаря их бесшумной работе, стойкости к вибрациям и малым размерам. К группе антифрикционных подшипниковых сплавов принадлежат бронзы, баббиты, латуни, серые чугуны и отдельные сплавы алюминия.

Припои для пайки

Для совмещения деталей из металла применяют пайку. Для качественной работы необходим соответствующий припой. Он состоит из сплава олова, чаще всего со свинцом, взятым в различных пропорциях в зависимости от назначения. Так, сплав, содержащий 62% свинца и 38% олова, применяют для пайки деталей в электротехнике и электронике. Иногда используют припои и не содержащие свинец. Но большая часть антифрикционных сплавов и припоев обязательно включает в свой состав олово и свинец. Эти сплавы сохраняют механизмы машины, уменьшая трение, а припои позволяют соединять металлические детали.

Алюминиевые сплавы

Антифрикционные сплавы из алюминия содержат никель, олово, медь, сурьму, кремний и обладают:

Разные области применения антифрикционных сплавов

Баббиты – это сплавы, основой которых является олово и свинец. Кроме того, в их состав вводят легирующие добавки для улучшения свойств. Баббиты превосходят все сплавы по антифрикционным свойствам, но имеют низкую сопротивляемость усталости. Поэтому их используют для тонкого слоя покрытия поверхностей опор скольжения. Оловянные баббиты считаются лучшими по своим свойствам, но имеют высокую цену, поэтому их используют в ответственных ситуациях (для подшипников дизельных двигателей, турбокомпрессоров, паровых турбин).

Цинковые сплавы

В их состав входит алюминий и медь, и добавлен магний, который увеличивает коррозийную стойкость. Цинковые сплавы используют в литом, прокатном и прессованном состоянии. Они отличаются высокими антифрикционными свойствами, хорошей прочностью.

Заключение

В основу состава антифрикционных сплавов входит олово, свинец, медь или алюминий. Они гарантируют минимальное трение в подшипниках скольжения, обеспечивают отличную прирабатываемость соприкасающихся деталей, высокую теплопроводность, небольшой коэффициент трения, возможность сохранять смазку. В практической деятельности чаще всего используются серые чугуны, алюминиевые сплавы, латуни и бронзы, баббиты.

Источник

Антифрикционные сплавы

К антифрикционным относят материалы, которые идут на изготовление различных деталей, работающих в условиях трения скольжения (рис. 1). В судовом машиностроении из этих деталей конструируются кинематические узлы с вращательным или качательным движением. Антифрикционный материал должен обладать низким коэффициентом трения в кинематическом узле, хорошей прирабатываемостью, высокой износостойкостью, малой склонностью к заеданию (схватыванию), способностью обеспечить равномерную смазку. Перечисленные свойства антифрикционного материала должны им обеспечиваться при определенных удельных контактных нагрузках и различных конструктивных решениях узлов трения (рис. 2).

Рис. 1. Типовая конструкция подшипника скольжения

Большое разнообразие конструктивных типов узлов трения, а также условий эксплуатации привело к необходимости создания самых разнообразных антифрикционных материалов. Различают следующие антифрикционные материалы:

Рис. 2. Различные конструктивные узлы трения

По структурному признаку металлические антифрикционные материалы делят на две группы:

В современном судовом машиностроении используются подшипниковые сплавы на основе олова и свинца, сплавы на медной основе: латуни и бронзы. Для обеспечения, указанного выше комплекса, часто противоречивых свойств, могут использоваться сплавы, состоящие из относительно мягкой основы, в которой распределена достаточно твердая вторая фаза.

Назначение твердых кристаллов – осуществлять непосредственный контакт с вращающимся валом, назначение пластичной основы – обеспечивать прирабатываемость вкладыша к валу (рис. 3). Количество твердой составляющей должно быть небольшим, чтобы твердые и хрупкие кристаллы не соприкасались между собой. Кроме того, они должны быть равномерно распределены в пластичной основе. Подобную структуру имеют баббиты.

Рис. 3. Схема «вал – вкладыш»

1. Баббиты

Баббитами называют антифрикционные сплавы на основе олова или свинца. Баббиты обладают низкой твердостью (HB130 – 320МПа), имеют невысокую температуру плавления (240 – 320 °С), повышенную размягчаемость (НВ90 – 240 МПа при 100 °С), отлично прирабатываются и обладают высокими антифрикционными свойствами. В то же время они обладают низким сопротивлением усталости, что влияет на работоспособность подшипников.

В России баббиты, используемые в судостроении, стандартизованы (табл.1).

Табл.1. Химический состав баббитов (ГОСТ 1320–74).

Литейные сплавы на основе свинца, и олова для многослойных подшипников регламентированы международным стандартом. К ним относятся сплавы на основе свинца: PbSb15SnAs; PbSb15Sn10; PbSb14Sn9CuAs; PbSb10Sn6 и олова SnSbl2Cu6Pb; SnSb8Cu4; SnSb8Cu4Cd. Баббит Б83 – сплав на основе олова, содержащий 83% Sn, 11% Sb и 6% Си. Если бы сплав не содержал меди, то согласно диаграмме состояния Sn – Sb его структура должна бы состоять из двух составляющих: светлых граненых первичных кристаллов β – фазы (твердые включения) и темных α – кристаллов раствора на базе олова (мягкая составляющая). Границы зерен в α – фазе обычно не вытравливаются, поэтому под микроскопом она выглядит как сплошной черный фон. Промежуточную фазу можно рассматривать как твердый раствор на основе соединения SnSb. Медь, введенная в сплав Б83 для предотвращения ликвации по плотности, образует с оловом интерметаллиды Cu₃Sn (твердая составляющая), звездчатые кристаллы которого, выделяясь в первую очередь из расплава, образуют как бы каркас, препятствующий всплытию более легких β – кристаллов. Таким образом, структура баббита Б83 состоит из трех фаз – α, β (SnSb) и g (Cu₃Sn.) (рис. 4).

Рис. 4. Микроструктура баббита Б83 (Справа — схематическое изображение микроструктуры)

Оловянные баббиты являются лучшими подшипниковыми сплавами и применяются для заливки наиболее ответственных подшипников паровых турбин, компрессоров, дизелей и других высоконагруженных установок, работающих со смазкой при высоких скоростях скольжения.

Баббит Б16, разработанный А.М.Бочваром (рис. 5), – сплав на свинцовой основе. Он содержит 16% Sn, 16% Sb, 2%Cu. Медь введена для предотвращения ликвации по плотности. В сплаве Б16 первично выделяются кристаллы соединения Cu₆Sn₅, затем двойная эвтектика β +Cu₆Sn₅ и тройная эвтектика α +β +Cu₆Sn₅.

Рис. 5. Микроструктура баббита Б16 (Справа — схематическое изображение микроструктуры)

Фаза β – это твердый раствор на соединения SnSb содержащий значительное количество свинца, β – фаза – твердый раствор олова и сурьмы в свинце. Твердыми включениями в этом баббите являются β – фаза (белые граненые кристаллы) и интерметаллиды g (Cu₆Sn₅) – (звездчатые кристаллы). Пластичная основа – эвтектическая смесь (β + g), в которой β – фаза светлая, g – фаза темная. Пестрая структурная составляющая с ярко выраженным эвтектическим строением резко отличает микроструктуру сплава Б16 от микроструктуры баббита Б83.

Баббит Б16 применяют как заменитель баббита Б83 для вкладышей подшипников, электродвигателей, паровых турбин, не испытывающих ударных нагрузок. По сравнению с оловянными баббитами свинцовые обладают большим коэффициентом трения. Они более хрупки, так как в них мягкой составляющей является достаточно хрупкая эвтектика.

2. Антифрикционные сплавы на основе меди

В качестве антифрикционных сплавов употребляют бронзы (оловянные и безоловянные) и латуни. Подшипники изготавливают из бронзы в монометаллическом и биметаллическом исполнении (рис. 6). Для монометаллических подшипников используют оловянистые бронзы.

Для биметаллических подшипников в качестве антифрикционного слоя употребляются бронзы, содержащие повышенное количество свинца без олова (БрС30) или с 1% Sn.

В отличие от баббитов, бронза БрС30 относится к антифрикционным материалам с твердой матрицей (Си) и мягкими включениями (Pb). При граничном трении на поверхность вала переносится тонкая пленка свинца, защищающая шейку стального вала от повреждения. Эта бронза отличается высокой теплопроводностью (в четыре раза большей, чем у остальных бронз) и хорошим сопротивлением усталости. На рис. 52 изображена микроструктура БрС30.

Рис. 6. Схемы исполнения биметаллических и триметаллических подшипников

Биметаллические подшипники имеют стальное основание обеспечивающее жесткость и натяг в тяжелых условиях повышенной температуры и циклических нагрузок.

Второй слой материала состоит из антифрикционного сплава. Его толщина относительно велика – она составляет около 0.3 мм. Толщина антифрикционного слоя является важной характеристикой биметаллических подшипников, которые способны прирабатываться и приспосабливаться к относительно большим геометрическим дефектам. Биметаллический подшипник также обладает хорошей абсорбционной способностью, поглощая как мелкие, так и крупные включения в масле.

Обычно рабочий слой сделан из алюминия, содержащего 6 – 20% олова в качестве твердого смазочного материала, обеспечивающего антифрикционные свойства. Кроме этого, сплав часто содержит 2 – 4% кремния в виде мелких включений, распределенных в алюминии. Твердый кремний упрочняет сплав и также обладает способностью полировать поверхность вала. Присутствие кремния особенно важно при работе с валами из ковкого чугуна. Алюминиевый сплав может быть дополнительно упрочнен небольшими добавками меди, никеля, марганца, ванадия и других элементов.

Рис. 7. Микроструктура бронзы БрС30 (Справа — схематическое изображение микроструктуры)

3. Антифрикционные сплавы на основе железа

Стали. В качестве антифрикционных материалов стали используют в очень легких условиях работы при небольших давлениях и невысоких скоростях скольжения. Будучи твердыми и имея высокую температуру плавления, стали плохо прирабатываются, сравнительно легко схватываются с сопряженной поверхностью цапфы и образуют задиры. Обычно используют так называемые медистые стали, содержащие малое количество углерода, либо графитизированные стали, имеющие включения свободного графита. В таблице 2 приложения приведен состав сталей, рекомендуемых к использованию взамен бронз в легких условиях работы.

Табл.2. Состав (в %) антифрикционных сталей Антифрикционный чугун.

Ряд чугунов имеет высокие антифрикционные свойства, которые определяются в значительной степени строением графитовой составляющей. Чугун с глобоидальной формой графита и с толстыми пластинками более износостоек, чем чугун с тонкими пластинками. В структуре антифрикционного чугуна желательно иметь минимальное количество свободного феррита (не более 15%) и должен отсутствовать свободный цементит.

Включения графита в чугунах выполняют роль мягкой составляющей. К их недостаткам следует отнести плохую прирабатываемость, чувствительность к недостатку смазки, пониженную стойкость к воздействию ударной нагрузки.

Рис. 8. Структуры антифрикционных чугунов с глобоидальной и шаровидной формой графита на перлитной основе

4. Назначение антифрикционного чугуна

Марка чугуна	Назначение
АЧС-1	Для работы в паре с закаленным или нормализованным валом
АЧС-2	То же
АЧС-3	Для работы в паре с закаленным или нормализованным валом, или валом, не подвергающимся термической обработке
АЧС-4	Для работы в паре с закаленным или нормализованным валом
АЧС-5	Для работы в особо нагруженных узлах трения в паре с закаленным или нормализованным валом
АЧС-6	Для работы в узлах трения при температуре до 300 °С в паре с валом, не подвергающимся термической обработке
АЧВ-1	Для работы в узлах трения с повышенными окружными скоростями в паре с закаленным или нормализованным валом
АЧВ-2	Для работы в условиях трения с повышенными окружными скоростями в паре с валом, не подвергающимся термической обработке
АЧК-1	Для работы в паре с закаленным или нормализованным валом
АЧК-2	Для работы в паре с валом, не подвергающимся термической обработке

5. Антифрикционные сплавы на основе алюминия

Алюминиевые сплавы в последнее время все шире используются для замены антифрикционных сплавов на свинцовой и оловянной основе, а также свинцовистой бронзы. Их классифицируют по микроструктурному признаку. Первая группа – сплавы, имеющие твердые структурные составляющие (FeAl₃; Al₃Ni; CuAl₂; Mg₂Si и др.) в пластичной основе металла. Они применяются при высоких скоростях вращения и невысоких нагрузках с применением смазки. Однако, если подача смазки прекращается, то наступает схватывание. Свободны от этого недостатка сплавы второй группы, они легированы оловом. В случае прекращения поступления смазки олово расплавляется, покрывая вал тонким слоем и тем самым препятствуя контакту железа с алюминием и, следовательно, схватыванию. В таблице 5 приведены современные антифрикционные сплавы. Медь вводят для упрочнения матрицы, кремний, железо, никель и др. для уменьшения износа (образуют твердые частицы).

Источник