6. Антифрикционные сплавы

В машиностроении применяют как подшипники качения, так и под­шипники скольжения. Подшипни­ки скольжения применяют в виде вкладышей. Для их изготовления используют антифрикционные сплавы.

Основными требованиями к ан­тифрикционным сплавам являют­ся низкие значения коэффициента трения со стальной поверхностью вала и высокая износостойкость подшипников. Для их удовлетво­рения необходимо, чтобы повер­хности вала и вкладыша были раз­делены пленкой смазки. Высокие антифрикционные свойства обеспе­чиваются гетерогенной структурой сплава, состоящей из мягкой и пластичной основы и включений твердых частиц. Мягкая основа прирабатывается к валу и вместе с твердыми включениями обра­зует оптимальный антифрикционный микрорельефе пространством для удерживания смазочных материалов.

Для повышения износостойкости вкладыши должны иметь высокие механические свойства и выдерживать достаточные удель­ные давления.

Антифрикционные материалы должны иметь высокую тепло­проводность для хорошего отвода тепла от трущихся поверхностей. Для изготовления подшипников скольжения заливкой трущихся поверхностей заливаемые сплавы должны иметь низкую темпе­ратуру плавления (но не настолько низкую, чтобы подшипники оплавлялись в процессе работы).

Для подшипников скольжения используют чугунные вкла­дыши, бронзовые вкладыши и баббиты.

Ч угунные вкладыши для подшипников являются наиболее дешевым антифрикционным материалом. Для этой цели исполь­зуют высококачественные чугуны, имеющие перлитную основу и повышенное количество графита. Графит сам является смазкой и одновременно впитывает смазочные масла, тем самым дополни­тельно снижая коэффициент трения. Присутствие феррита в струк­туре недопустимо, так как при этом увеличивается износ под­шипников. Чугунные вкладыши применяют для неответственных подшипников в тихоходных двигателях из-за сравнительно высо­кого коэффициента трения сталь-чугун (по сравнению с парами бронза-сталь или баббит-сталь).

Бронзовые вкладыши применяют для подшипников более ответственного назначения, используемых в быстроходных дви­гателях, при высоких удельных давлениях и значительных дина­мических нагрузках.

Для изготовления бронзовых вкладышей применяют оловян­ные и свинцовые бронзы, например марок БрОС8-12 (8 % Sn, 12 % Pb), БрОС5-25 (5 % Sn, 25 % Pb), БрСЗО (30 % Pb). В оло­вянных бронзах а-твердый раствор служит в качестве мягкой основы (на шлифе он имеет вид темных овальных дендритов), а — эвтектоид (светлые участки) — твердыми включениями.

В чисто свинцовой бронзе БрСЗО (70 % Си, 30 % Pb) получают мягкую медную основу с еще более мягкими включениями свинца, так как свинец совершенно не растворим в меди. Отсутствие классической структуры антифрикционных сплавов («мягкая» основа — твердые включения) компенсируется высокими значе­ниями предела выносливости, пластичности и теплопроводности.

Недостатком бронз является их высокая стоимость и сравни­тельно невысокая механическая прочность. Поэтому их иногда наплавляют на стальную ленту. Наплавку производят в защитной атмосфере.

Специальные подшипниковые сплавы — баббиты (ГОСТ 1320—74) имеют минимальный коэффициент трения со сталью, хорошо прирабатываются к валу и легко удерживают смазку, благодаря вязкой основе они легко поглощают посторон­ние твердые частицы, не образуя задиров вала.

Обычно применяют баббиты на оловянной, либо на свинцовой основе. Химический состав и назначение баббитов приведены в табл. 21.

Наилучшими антифрикционными и механическими свой­ствами обладают оловянистые баббиты.

Для более легких условий работы применяют баббиты, у кото­рых значительная часть олова заменена свинцом. Например, баббит Б16 имеет меньшую пластичность, и как более хрупкий материал, не может использоваться для высоконагруженных машин.