Классификация подшипниковых сплавов.


Антифрикционные материалы могут быть металлическими, неметаллическими и комбинированными. Из неметаллических материалов для изготовления подшипников скольжения используются термореактивные пластмассы и полимеры (термопластические пластмассы), фторопласты, п/амиды.

Комбинированные материалы состоят из нескольких металлов и неметаллов, обладающих необходимыми свойствами. Могут использоваться такие комбинации: Fe-графит, Fe-Cu-графит (2¸3%), бронза-графит. В материале после спекания оставшиеся поры (15¸35%) заполняют маслом.

Комбинированные материалы получают также в виде слоистых лент, например, из подобных лент изготавливают металлофторопластовые подшипники.

Для миниатюрных подшипников скольжения – камневых опор в прецизионных приборах (часы, тахометры) используют минералы – естественные – агат; искусственные – рубин, корунд, ситаллы. Они обладают высокой износостойкостью, выдерживают огромные контактные давления. Металлические материалы предназначены для работы в условиях жидкостного трения. По своей структуре они подразделяются на 2 типа:

1. Сплавы с мягкой матрицей и твердыми включениями.

2. Сплавы с твердой матрицей и мягкими включениями.

К 1-му типу сплавов можно отнести так называемые баббиты – мягкие (НВ=300) антифрикционные сплавы на оловянной или свинцовой основе. Иногда баббитами называют сплавы на цинковой основе (с добавками меди или алюминия) и на алюминиевой основе (с добавками меди, никеля, сурьмы).

К 1-му же типу относятся и сплавы на основе меди – бронзы и латуни. Бронзы применяют для монолитных подшипников скольжения со значительными рабочими давлениями и средними скоростями скольжения (компрессоры, эл/двигатели, турбины). Бронзы вообще ставят в ряд лучших антифрикционных материалов, особенно оловянистые марок Бр010Ф1, Бр010Ц2 и оловянисто-цинково-свинцовистые марок Бр05Ц5С5, Бр06Ц6С3 (ГОСТ 613-79).

Для опор трения часто вместо бронз используют латуни, но по антифрикционным свойствам они уступают бронзам. Поэтому их используют при малых скоростях скольжения (менее 2м/с) и невысоких нагрузках. В качестве примера можно назвать 2-х фазные латуни типа ЛЦ16К4, ЛЦ40Мц3А и т.д. (ГОСТ 17711-80).

К сплавам 2-го типа относятся серые чугуны. Роль мягкой составляющей принадлежит включениям графита. Серые чугуны СЧ15, СЧ20 и легированные антифрикционные чугуны АЧС-1, АЧС-2, АЧС-3 (сер.), АЧК-1, АЧК- 2 (ковкие) используют при значительных рабочих давлениях и малой скорости скольжения. Для уменьшения износа детали, марку чугуна подбирают в зависимости от твердости стальной цапфы, твердость которой должна быть выше. Чугуны дешевле стоят, но плохо прирабатываются и чувствительны к ударной нагрузке.

Свинцовистая бронза БрС30 с 30% Pb (ГОСТ 493-79) и алюминиевые сплавы типа А09-2С Sn и 2% Cu (ГОСТ 14113-78) также относят к сплавам П типа. Включения Pb и Sn выполняют функцию мягких составляющих. Эти металлы легкоплавки и при граничном трении их тонкая пленка защищает шейку стального вала от повреждения, причем при больших скоростях скольжения и высоком давлении.

Поскольку с такими сплавами, как бронза, чугуны и латуни мы уже знакомы, отдельно поговорим о баббитах.

Баббиты.

Марки баббитов обозначают буквой Б, справа от которой ставится цифра, показывающая % Sn или буква, характеризующая специальный элемент, входящий в сплав. Например, марки Б83 и Б16 обозначают, что эти баббиты содержат соответственно 83 и 16% Sn. “БН” означает, что баббит содержит никель и т.п. Обозначение условно и не показывает полного состава сплава.

Баббиты по составу можно разделить на 3 группы: Ι гр. – оловянносурьмяные (Б83, Б89), П - Pb-Sn-Sb-мяные (Б6, БН, Б16), Ш – свинцовые, не содержащие Sn.

Из-за высокого содержания Sn оловянистые баббиты применяют для подшипников ответственного назначения (например, паровых турбин), т.к. Sn очень дорогое. Оловянносурьмяные баббиты (Б83 и Б89) являются наилучшими. Вязкая и пластичная оловянная основа меньше склонна к усталостному разрушению.

В системе Sn-Sb (Sn HB=5) твердыми включениями служит b ¢- фаза – твердый раствор на базе интерметаллида SnSb.

Sn-Pb-Sb баббит по качеству несколько ниже. В нем мягкой основой является твердый раствор на базе Pb, а твердыми включениями служат соединения SnSb. Но Sn-Pb-Sb баббиты значительно дешевле.Pb-Sb баббит (БС) хуже, т.к. его эвтектическая основа недостаточно пластична.

Для подшипников ж/д транспорта широкое применение получили баббиты, состоящие почти из одного свинца, в которые вводят незначительное количество щел.-зем. элементов (марки БКА и БК2). В этих баббитах основа – свинец – упрочняется натрием, т.к. образуется раствор натрия в свинце. Твердые включения образуют Са, дающий химическое соединение Pb3Ca. Состав БКА: Са 0,95-1,15; Na 0,7-0,9; Sn ; Mg - Al 0,5-0,2; БК2 - 0,3-0,55 0,2-0,4; 1,5-2,1; 0,06-0,11.

Дефицитность Sn и Pb создает необходимость поиска и применения сплавов на менее дефицитной основе, например, цинк и алюминий.

Цинковые баббиты марок ЦАМ10-5 и ЦАМ5-10 по свойствам примерно такие же как свинцовые баббиты, но по пластичности, коэффициентам трения и пределу расширения они уступают сплавам на оловянистой основе. Мягкой основой в названных баббитах является эвтектика Zn+Al+CuZn3. Твердые включения – CuZn3.

Алюминиевые подшипниковые сплавы уступают обычным баббитам по технологичности. Они обладают большой твердостью, и поэтому требуется обработка цапф и вкладыша повышенной чистоты. Кроме того, шейка вала должна быть твердой. Если не соблюдать эти условия, то неизбежен ускоренный износ. Высокий коэффициент предела расширения требует тщательной сборки и с большими зазорами. Но все же алюминиевые сплавы обладают низким коэффициентом трения и высокой износостойкостью.

Мягкой основой алюминиевых баббитов является алюминий, твердыми включениями, в зависимости от состава - AlSb Al3Ni или CuAl2

Состав Sb Pb Mg Ni Cu Si Тв. включ. σв, МПа
А СС6-5 5-6 4-5 0,5-0,7 - - - AlSb
АСМ 3,5-5 - 0,5-0,7 - - - AlSb
АН2,5 - - - 2,7-3,4 - - Al3Ni
Алькусин Д - - - - 7,5-9,5 1,5-2,5 CuAl2

Наибольший предел прочности σв у последнего сплава.

Припои.

Припои – это сплавы, обладающие невысоким переходным сопротивлением и используемые при пайке металла высокой проводимости.

Различают припои 2-х видов: мягкие и твердые. Мягкие припои с низкой температурой плавления. Они обеспечивают герметичность спая, но механические свойства спая низки и деталь нельзя подвергать механическим нагрузкам. Температура плавления их менее 400 оС. Чтобы получить хороший спай, температура плавления припоя должна быть меньше, чем температура плавления металла, подвергающегося пайке. Необходимым условием должны быть близкие коэффициенты линейного расширения металла и припоя. Расплав припоя на основе Sn, Pb, Zn, Ag, т.к. они обладают хорошей электропроводностью. Эти сплавы образуют эвтектики, электропроводность которых мало отличается от электропроводности металлов, образующих сплав.

Согласно ГОСТа 21931-76 применяют Sn-Pb и Sn-Zn низкотемпературные припои. Sn-Pb сплав эвтектического типа марки ПОС-61 обеспечивает качественный шов и высокие механические свойства. Для сплавов характерна ДС Ш типа, как для сплава с ограниченной растворимостью эвтектики (61% Sn и39% Pb), температура плавления эвтектики низка 183 оС, жидкотекучесть хорошая.

Можно назвать еще ряд сплавов доэвтектического типа: ПОС-18, ПОС-30, ПОС-40, ПОС-50, заэвтектический ПОС-90. Цифра в маркировке обозначает содержание олова. Припои подобного типа имеют переходное электрическое сопротивление ρ=0,14¸0,21мкОм м. Их применяют, когда недопустим высокий нагрев в зоне пайки, а также для пайки тонких медных проводов и медных сплавов.

Из сплавов Sn и Zn лучшим является эвтектический сплав ПОЦ-90 (90% Sn и 10% Zn). Из сплавов этой системы он обладает самой низкой температурой плавления 1990С. Для пайки Al и его сплавов, кроме ПОЦ-90, применяют сплав ПОЦ-70, ПОЦ-60 и ПОЦ-40.

Когда требуется снизить нагрев меньше 100 оС, используют сплавы Bi со Pb, Sn, Cd. Они образуют легкоплавкие тройные эвтектики, но высокая прочность не обеспечивается.

Твердые припои имеют высокую температуру плавления. Пайку осуществить в этом случае труднее, но механические свойства спая высоки. Происходит взаимная диффузия основного металла и элементов припоя, чем обеспечиваются более прочные соединения. Переходное электрическое сопротивление таких припоев ниже, чем низкотемпературных, например, для медно-цинковых припоев (ГОСТ 21737-78) ПМЦ-36, ПМЦ-48, ПМЦ-54, ρ=0,03-0,04мкОм∙м. Цифра в маркировке обозначает содержание меди. Тпл медно-цинковых припоев увеличивается с увеличением содержания Cu от 825 до 880 оС. В качестве высокотемпературных припоев используют также медные и медно-фосфористые сплавы, например, ПМФ-7. Здесь цифра указывает содержание фосфора. Припой ПМФ-7 и другие медно-фосфористые сплавы можно эксплуатировать без флюса, что значительно упрощает пайку меди.

Иногда высокотемпературные припои содержат Ag, присутствие которого улучшает технологичность. Подобные припои хорошо смачивают, пригодны для пайки любых металлов и сплавов. Спай получается с высокими механическими свойствами и небольшим переходным сопротивлением. Маркируются они следующим образом: ПСр-72, ПСр-61, ПСр-45, ПСр-10. ρ возрастает от 0,022 до 0,065мкОм×м. Цифра – содержание Ag.Тпл от779 до 920. Содержат кроме Ag-Cu или Сu с Zn.



Дата добавления: 2019-05-21; просмотров: 767;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.009 сек.