Антифрикционные материалы

Сплавы для подшипников скольжения должны иметь малый коэффициент трения, хорошо прирабатываться к валу и иметь микрокапилляры, обеспечивающие доступ смазки к трущимся поверхностям. Эти требования удовлетворяются при наличии разнородной структуры, состоящей из твердых включений и мягкой, пластичной основы. Мягкая основа обеспечивает хорошую прирабатываемость, а твердые включения – небольшой коэффициент трения и высокую износостойкость. Промышленные подшипниковые сплавы построены на базе пластичных металлов: олова, свинца, алюминия, меди.

Сплавы олова и свинца с сурьмой (баббиты). Баббиты системы Sn-Sb (рис.121) на основе олова содержат 4…12% сурьмы и 2…6% меди. Микроструктура баббита состоит из мягкого - твердого раствора сурьмы в олове и твердых включений (SnSb). Эти сплавы склонны к ликвации по плотности; при этом более легкие кристаллы всплывают наверх, а тяжелые кристаллы твердого раствора опускаются вниз. Для предотвращения ликвации в баббит вводится медь. Медь образует с оловом химическое соединение Cu Sn, которое образует разветвленные кристаллы первым и препятствует всплыванию легких кристаллов . На схеме микроструктуры баббита Б83 (рис.122) видны кристаллы (светлые) (SnSb) и мелкие светлые кристаллы Cu Sn на основе - раствора (темный).

Рис.121. Диаграмма состояния Sn-Sb. Рис.122.Схема микроструктуры баббита Б83.

Баббиты марок Б83, Б89 (число показывает содержание оло- ва) являются одними из лучших легкоплавких антифрикционных сплавов и применяются при боль- ших скоростях, малых удельных давлениях и температурах не выше 120 С. Ввиду малой прочности баббиты заливаются на стальные вкладыши подшипников. Недос- татком баббитов на основе олова является малое сопротивление усталости при работе с вибрациями и высокая стоимость. Заменителями оловянных баб- битов являются сплавы на свинцово – оловянной основе с добавками сурьмы и небольшого количества меди. Широкое применение получил баббит Б16 с 16%олова, 16% сурьмы и 2% меди. Структура таких бабби- тов аналогична структуре оловян- ных баббитов. Свинцовооловянные баббиты по сравнению с оловян- ными имеют меньшую вязкость и применяются в условиях спокойной нагрузки.

Лучшее сцепление слоев баббита и стальной основы и более высокую усталостную прочность имеют триметаллические вкладыши. В этих вкладышах на стальную ленту наносится смесь порошков меди и никеля и производится спекание. Порошки припекаются к ленте и образуют высокопористый слой. Далее поры пропитываются баббитом.

Простейшим баббитом является сплав свинца с 16% сурьмы марки БС. Структура этого баббита состоит из эвтектики (свинец – сурьма) и твердых включений сурьмы. Для предотвращения ликвации по удельному весу в сплав добавляют медь, которая образует кристаллы Cu Sb. Свинцовые баббиты являются хрупкими, имеют больший коэффициент трения, сильнее изнашиваются по сравнению с оловянными баббитами и применяются для малонагруженных и неответственных подшипников при температурах нагрева не выше 60 С.

Алюминиевые подшипниковые сплавы. Некоторые алюминиевые сплавы применяются в качестве подшипниковых материалов. Так, в автомобильной промышленности получил применение сплав марки АО20-1 (20% олова, 1% меди) (ГОСТ 14113).

Свинцовистая бронза. Сплавы меди с 25…30% свинца марки БрС30 могут работать при больших удельных давлениях, повышенных скоростях (8…10 м/сек) и допускают нагрев до температур 300…320 С. Свинцовистые бронзы находят широкое применение для заливки стальных вкладышей высоконагруженных ответственных подшипников мощных турбин, авиационных моторов, дизелей. Недостатком бронзы является плохая смешиваемость меди и свинца даже в жидком состоянии и склонность к резко выраженной ликвации – неоднородному распределению в микроструктуре свинца и меди. Этот недостаток предотвращается путем быстрого охлаждения после заливки и введением небольших присадок модификаторов.

Припои для пайки

Припои представляют собой сравнительно легкоплавкие металлические материалы, используемые при проведении пайки. Пайка является одним из способов образования неразъемных соединений различных металлов с помощью промежуточного тонкого слоя припоя.

Припой в расплавленном жидком состоянии наносится на поверхность соединяемых деталей и должен иметь хорошую смачиваемость этих поверхностей. В отличие от сварки металлические детали в поверхностных слоях не расплавляются. После затвердевания промежуточного слоя жидкого припоя образуется неразъемное соединение деталей.

На качество процесса пайки большое влияние оказывает предварительная подготовка поверхностей спаиваемых деталей. Для обеспечения качественной очистки поверхностей деталей от окислов и других загрязнений используются особые вещества, называемые флюсами.

Применяемые при пайке припои подразделяются на мягкие и твердые. Основу мягких припоев составляют легкоплавкие металлы: олово и свинец. Механические свойства получаемого спая низкие (табл.20).

Таблица 20