UA-75651220-1

Антифрикційні матеріали

Залежно від умов роботи машини, швидкісної характеристики й температурного режиму роботи застосовують антифрикційні сплави на алюмінієвій, мідній, цинковій та інших основах, антифрикційні чавуни, пористі металокерамічні сплави, пластмаси, пластифіковану деревину тощо (рис. 1.4.1).
Рис. 1.4.1. Види антифрикційних сплавів
Як бабіти використовують сплави систем «Pb - Sb», «Sn - Sb» та ін., а також сплави на основі цинку, леговані алюмінієм і міддю.

У сплавах системи «Pb - Sb» роль м’якої фази відіграє свинець (його твердість - 3 НВ), а роль твердої - сурма (30 НВ). Використовують у виробництві заевтектичні сплави з умістом 16-18 % Sb. Окрім зазначених до складу бабітів можуть входити і деякі легуючі елементи, наприклад, мідь.

Кращі антифрикційні властивості мають олов’янисті бабіти Б83 і Б89, де літера «Б» означає бабіт, а цифра - уміст Sn у відсотках, решта Sb і Сu (рис. 1.4.2). Ці бабіти містять велику кількість олова, яке має високу вартість, тому їх застосовують здебільшого для заливки підшипників великої потужності, коли потрібні висока в’язкість і найменший коефіцієнт тертя.
Рис. 1.4.2. Маркування олов’янистих бабітів
Для інших цілей використовують бабіти, в яких значна частина Sn замінена Рb. Свинцевоолов’янисті бабіти (Б16, Б6, БН) мають дещо вищий коефіцієнт тертя, менш зносостійкі та більш крихкі (рис. 1.4.3). Бабіти БН і Б6 містять Аs і відзначаються дрібнозернистою структурою і доброю рідкоплинністю. Бабіт БН, окрім того, містить Ni.
Рис. 1.4.3. Маркування свинцевоолов’яних бабітів
У свинцевих бабітах основними легуючими елементами є Са і Na. Антифрикційну структуру у сплавах створює Са, який утворює із Рb сполуку Рb3Са, що рівномірно розміщена в основі сплаву. Невелику кількість олова вводить у свинцеві сплави для зменшення здатності до окиснення розплаву і покращання його адгезії з основою підшипника. Бабіти марки БКА використовують для заливки вкладишів підшипників рухомого складу залізниць.

Бабіти (не на цинковій основі) маркують літерою «Б» і порядковим номером чи додатковою літерою, наприклад, Б6, БН.

Цинкові сплави позначають літерами «ЦАМ» чи цифрами, які показують уміст алюмінію і міді, наприклад, ЦАМ - 10-5, який містить 10 % Al, 5 % Cu, решта - цинк.

Бронзи є кращими антифрикційними матеріалами. Особливе місце серед них займають олов’янисті БрО10Ф1, БрО10Ц2 і олов’янисто-цинково-свинцевисті Бр05Ц5С5, Бр06Ц6СЗ бронзи (ГОСТ 613-79). Їх застосовують для монолітних підшипників ковзання турбін, електродвигунів, компресорів, що працюють при значних тисках і швидкостях ковзання 10-12 м/с.

Бронзи також широко використовують як компоненти порошкових антифрикційних матеріалів або тонких пористих покрить, які містять тверді мастильні матеріали.

Латуні використовують як замінники бронз для опор тертя, однак за антифрикційними властивостями вони поступаються бронзам. Двофазні латуні ЛЦ16К4, ЛЦ38Мц2С2, ЛЦОМц3А тощо. Застосовують при швидкостях ковзання менше 2 м/с і невисоких навантаженнях для опор тертя приладів.

Алюмінієвий антифрикційний сплав застосовують як замінник бабіту Б16 і олов’янистих бронз. Інколи ці сплави придатніші для роботи, оскільки мають високі межу міцності та коефіцієнт лінійного розширення. Остання характеристика є недоліком при виготовленні виробів високої точності.

Приклади елементів підшипників з кольорових антифрикційних матеріалів наведені на рис. 1.4.4.
Рис. 1.4.4. Елементи підшипників з кольорових антифрикційних матеріалів: а - бронзи; б - алюмінієві сплави; в - латуні
Антифрикційні чавуни використовуються для роботи у вузлах тертя з мастилом, підшипників ковзання, втулок, вкладишів (рис. 1.4.5).
Рис. 1.4.5. Вироби з антифрикційних чавунів
Антифрикційними є сірі, високоміцні та ковкі чавуни, що мають низький коефіцієнт тертя і достатню стійкість проти спрацювання тертям.

Для виготовлення виробів застосовують нелеговані або низьколеговані сірі чавуни з пластинчастим графітом АЧС-1 - АЧС-6, високоміцні чавуни з кулястим графітом АЧВ-1, АЧВ-2 та ковкі чавуни АЧК-1, АЧК-2.

Включення графіту зменшують коефіцієнт тертя в парі зі сполученою сталевою деталлю. Додавання міді в чавуни поліпшує їх корозійні й антифрикційні властивості.

Антифрикційні властивості чавуну підвищуються, якщо металева основа містить до 15 % вільного фериту й дрібні включення фосфідної евтектики за наявності вуглецю у вигляді пластинчастого графіту. Під час роботи підшипника графітові пластинки на поверхні утворюють заглибини (графітові гнізда), у яких затримується мастило. Це поліпшує роботу ділянок підшипникової пари, що зазнає тертя.
Бабіти - це легкоплавкі підшипникові сплави, що застосовуються для вкладишів підшипників ковзання. Призначені для заливки підшипників ковзання, вони мають низьку температуру плавлення 350-450 °С, добру припрацьовуваність і не тужавіють зі сталлю. Метал вкладиша повинен мати малий коефіцієнт тертя, достатню зносостійкість і добру припрацьовуваність. Друга і третя вимога суперечать одна одній. Висока зносостійкість забезпечується високою твердістю, а припрацьовуваність досягається при низькій. Обидві ці вимоги задовольняються, якщо сплав має гетерогенну структуру й у структурі є тверда і м’яка фази. У цьому випадку після нетривалої роботи (припрацювання) відбувається знос м’якої фази - основи, а на поверхню виступають тверді частинки, які забезпечують зносостійкість. При цьому між валом і вкладишем утворюються порожнини, у яких утримується мащення.