Антифрикційні матеріали

Антифрикційні властивості забезпечуються структурою: м’яка основа - твердий розчин і тверде включення - евтектоїд (а + 8). Хороші антифрикційні якості мають олов’янисті та свинцеві бронзи.

Свинцева бронза має структуру, яка складається із зерен а-фази та евтектики на основі свинцю (99,96 %), яка розташовується на границях зерен або в міждендритних проміжках. Однак, олов’янисті бронзи дорогі, а свинцеві мають низькі технологічні властивості та міцність. Тому бронзу БрС30 краще використовувати в якості наплавленого робочого шару в бі- та триметалах. Якщо свинцеві бронзи легувати нікелем та оловом (Бр.ОС8-І2, Бр.ОСН 10-2-3 та ін.), які дають твердо-розчинне зміцнення міді, то їх можна використовувати для виготовлення втулок і вкладишів підшипників без стальної основи. Оскільки олово і свинець дефіцитні метали, то часто використовуються сплави на основі алюмінію.

Алюмінієві сплави мають хороші антифрикційні властивості, високу теплопровідність, хорошу корозійну стійкість у масляних середовищах і достатньо хороші механічні та технологічні властивості. Їх застосовують у вигляді тонкого шару, який нанесений на стальну основу. У залежності від хімічного складу розрізняють два види сплавів.

  1. Сплави алюмінію з сурмою, міддю та іншими елементами, які утворюють тверді фази у м’якій алюмінієвій основі. Найбільшого поширення набув сплав АСМ, який включає сурму (до 6,5 %) і магній (0,3-0,7 %) Цей сплав добре працює при високих швидкостях і великих навантаженнях в умовах рідкого тертя. Сплав АСМ широко використовується для виготовлення вкладишів підшипників колінчатого валу двигунів тракторів та автомобілів.
  2. Сплави алюмінію з оловом і міддю, наприклад, А020-1 (20 % олова і до 1,2 % міді) і А09-2 (9 % олова і 2 % міді). Вони добре працюють в умовах сухого і напівсухого тертя і по антифрикційним властивостям близькі до бабітів. Їх використовують для виготовлення підшипників в автомобілебудуванні, тракторному та загальному машинобудуванні.

Інколи, як антифрикційні сплави використовують чавуни. Вони мають перлітну основу та підвищений вміст графіту. Графіт виконує роль мастила. Антифрикційні чавуни використовуються для виготовлення черв’ячних зубчатих коліс, направляючих для повзунів тощо.

Останнім часом в якості антифрикційних матеріалів широко використовують порошкові матеріали. Їх виготовляють з порошків бронзи, або заліза з добавками 1-3 % графіту, просоченого мастилом, яке заповнює пори, об’єм яких у виробі складає 15-30 %. Мастило і графіт змащують поверхні тертя. Знос підшипників і шийки вала в 7-8 разів менший, ніж у бабітів. Термін служби пористих підшипників у 1,5-10 разів більший, ніж у стандартних.

Застосування таких підшипників в авто- і авіабудуванні не вимагає регулярного змащення, спрощує конструкцію, обслуговування, підвищує надійність. Недоліком є менша, ніж у інших підшипників міцність.

У залежності від умов використання до таких підшипників висуваються різні вимоги. Так, до антифрикційних матеріалів для атомної та хімічної промисловості основною вимогою є стійкість проти агресивних середовищ (кислот, розплавлених металів, розігрітих газів тощо). Турбо- і авіабудівництво вимагає стійкості проти високих температур, роботи без змащування. Такі порошкові матеріали виготовляють з порошків метало-окислів (до 90 %) або металослюди, графіту, з порошків залізо + графіт + сульфідні добавки, які знижують коефіцієнт тертя. Хороше змащування мастило + графіт забезпечується введенням поверхнево активних речовин (хром, кальцій, магній, барій тощо).

Для важко-навантажених підшипників застосовують свинцеві бронзи з графітом.

Для особливо важких умов експлуатації (наприклад, шліфувальні верстати з алмазними дисками, які працюють з швидкістю біля 10000 об/хв застосовують антифрикційні матеріали на основі карбіду вольфраму.

Please publish modules in offcanvas position.