Антифрикционные материалы

Антифрикционные сплавы применяются для изготовления вкладышей подшипников трения и поэтому они должны обладать малым коэффициентом трения по отношению к валам, обычно изготавливаемым из закаленной стали. Наряду с этим антифрикционные материалы должны обладать: хорошей теплопроводностью; коррозионной стойкостью; иметь невысокую твердость, чтобы не изнашивался вал; сравнительно легко деформироваться (принимать форму вала); хорошо удерживать смазку на поверхности и т. д. Для обеспечения всех этих свойств структура антифрикционных сплавов должна состоять из мягкой и пластичной основы, в которую вкраплены твердые частицы химических соединений. В этом случае вал, опираясь на твердые частицы, быстро прирабатывается к подшипнику, а появившиеся канавки от движения твердых частиц образуют микроскопические каналы, по которым циркулирует смазка и уносятся продукты износа.

Рис. 3.2. Микроструктура оловянного баббита

Наилучшими антифрикционными свойствами обладают баббиты на основе олова или более дешевого свинца. Баббиты наносятся в виде тонкого слоя (до 1 мм) на поверхность опоры скольжения. Самый дорогой баббит Б88, цена которого в 40 раз превышает стоимость рядовой стали, содержит 88% олова, сурьму, медь и кадмий. Мягкой основой в нем является твердый α-раствор сурьмы в олове, а твердые частицы образованы β-фазой – твердым раствором на основе SnSb и кристаллами химического соединения Cu₃Sn (рис. 3.2). Оловянные баббиты применяются для подшипников тяжело нагруженных машин (турбин, электрогенераторов, карьерных экскаваторов и т. п.). Более дешевый свинцово-оловянный баббит БС6 содержит 6% олова, свинец, сурьму и медь. Еще более дешевыми являются свинцово-кальциевые баббиты типа БКА, БК2, содержащие десятые доли процента Са и некоторых других элементов.

Для менее нагруженных конструкций в качестве втулок подшипников применяют:

- антифрикционные чугуны;

- оловянные и алюминиевые бронзы;

- алюминиевые антифрикционные (подшипниковые) сплавы, содержащие олово, медь, никель и кремний: АО3-1 (3% Sn, 1% Cu, 0,4% Ni, 1,9% Si, остальное – Al), АО9-2, АО20-1, АН-2,5 (2,5% Ni, остальное – Al);

- цинковые антифрикционные сплавы, содержащие алюминий и медь: ЦАМ 9,5-1,5; ЦАМ 10-5 (10% Al, 5% Cu, остальное – Zn), заменяющие при температурах до 100°С более дорогие оловянные бронзы.

В настоящее время в малонагруженных подшипниках широко используют втулки из полимерных и композиционных материалов, состоящие либо из одного полимера (капрон, фторопласт), либо полимера с наполнителем (текстолит), либо из смеси порошков железо-графит, бронза-графит, металлофторопласт и т. п.