Материалы для подшипников скольжения
Различают пластичные (HВ < 50), мягкие (HВ 50—100) и твердые (HВ > 100) подшипниковые сплавы. К пластичным принадлежат баббиты, свинцовые бронзы, пластичные алюминиевые сплавы, серебро, к мягким сплавам — мягкие бронзы (оловянные, оловянно-свинцовые, оловянно свинцово-цинковые) и алюминиевые сплавы, к твердым сплавам — твердые бронзы (алюминиево-железные) и чугуны.
Для высоконагруженных многооборотных подшипников, рассчитанных на жидкое трение, чаще применяют пластичные сплавы в виде тонких слоев, наносимых на стальные или бронзовые втулки и вкладыши
Баббитовые сплавы
Баббиты — сплавы мягких металлов (Sn, Pb, Cd, Sb, Zn), характерны низким коэффициентом полусухого трения, пластичностью, хорошей прирабатывае мостью и износостойкостью, могут работать в паре с нормализованными улучшенными стальными валами (HRC 25—35) Для увеличения надежности и долговечности подшипника рекомендуется валы закалять с низким отпуском (HRC 50—55)
Недостаток баббитов — низкое сопротивление усталости, особенно при повышенных температурах
Высокооловянистые баббиты. Высокооловянистые баббиты Б89 и Б83 (цифры указывают процент содержания олова)—сплавы олова с сурьмой с небольшим присадком меди (вводимой для предупреждения ликвации), обладающие высокими антифрикционными качествами.
Теплопроводность их 25—35 кал (м ч °С), коэффициент линейного расширения (22—24) 10-6, модуль нормальной упругости Е = 50—60 кН/мм2, плотность 7,3 г/см3, твердость при 20° С HВ 20—30, предел текучести при сжатии 40— 60 Н/мм2 При 100—120° С твердость и предел текучести снижаются примерно вдвое
Температура плавления и заливки. Температура плавления оловянистыx баббитов начало 240—250° С, конец 400—420° С Баббиты заливают при 450—480° С на вкладыши предварительно подогретые до 250° С Толши на слоя заливки в подшипниках обычной конструкции 1—3 мм
Прочность баббитовой заливки. Циклическая прочность баббитовой заливки повышается с уменьшением толщины слоя заливки, а также с увеличением жесткости системы вкладыш-постель В последнее время толщину заливки доводят до 0,25—0,4 мм. Еще лучшие результаты дает электролитическое нанесение слоя баббита толщиной 10—20 мкм на подложку из пористой бронзы
Падение прочности баббитовой заливки при повышенных температурах пре дупреждают интенсивным масляным охлаждением подшипников, что позвотяет повысить удельные нагрузки на подшипники до 1000—1500 Н/см2
Свинцово-оловянистые баббиты Б16, Б6, БН, БТ и др состоят из 60—75% свинца, 5—20% Sn, 10—20% Sb с небольшими присадками Сu Cd, Ni, Fe Теплопроводность их 10—20 кал (м ч °С), плотность 9,5—10 г/см3 Твердость и механические свойства примерно такие же, как и оловянных баббитов
Безоловянные свинцовые баббиты БК1, БК2 состоят из свинца с присадками (примерно 1% Са и Na) Антифрикционные свойства и коррозионностойкость свинцовых баббитов улучшают введением небольших количеств Sr, Ba, Zi, Те,
Кадмиевые баббиты содержат 90—97% Cd с незначительными присадками других металлов. Твердость HB 30—40, коэффициент линейного расширения 30*10-6, теплопроводность 70—80 кал (м, ч. ° С) Антифрикционные качества высокие.
Свинцовые бронзы
Состав бронз. Свинцовые бронзы представляют сплавы меди (40—70%) и свинца (60—30%) с присадками различных металлов. Наиболее распространены бронзы Бр С-30 (30% РЬ, остальное Cu) и Бр ОС 5-25 (5% Sn, 25% Pb, остальное Сu) Применяют также высокосвинцовистую никелеевую бронзу Бр СН 60-2,5 (60% Pb, 2S5 Ni)
Свинцовистые бронзы прочнее и тверже баббитов (НВ 40—70), а твердость и прочность их остаются грактически постоянными до 200° С
Служебные свойства. Прирабатываемость и антифрикционные свойства свинцовой бронзы хуже, чем у баббитов. Подшипники с заливкой свинцовой бронзой требуют чистой обработки поверхностей трения, исключения перекосов, увеличения жесткости системы вал подшипник, увеличения прокачки масла и тщательной его фильтрации, а также повышения поверхностей твердостей вала (НRС > 50) Зазоры в подшипниках делают в среднем на 30—50% больше, чем в подшипниках с баббитовой заливкой. Применяют масло c низким кислотным числом (< 1 мг КОН/г) и вводят в масло противокислотные присадки.
Вкладыши. Свинцовую бронзу заливают на вкладыши из низкоуглеродистых сталей слоем толщиной 0,5—0,8 мм при 1050 °С в графитных формах.
Во избежание ликвации и для получения равномерного и тонкодисперсного распределения свинца в сплаве вкладыши сразу после заливки интенсивно охлаждают водой, пульверизованной сжатым воздухом.
Улучшенные составы свинцовых бронз. Применяют улучшенные составы свинцовых бронз с 30% РЬ с добавлением Ni (до 5%), Sn (до 25%) и незначительных количеств S и Са. Никель увеличивает коррозиостойкость, S и Са вводят для предупреждения ликвации свинца.
Наряду с высокосвипцовистыми бронзами для заливки подшипников применяют пластичные (НВ 60—80) бронзы с содержанием свинца 5—7%, фосфора 5 и цинка 5%.
Серебряные покрытия
Назначение и характеристики. Для тяжело нагруженных опор машин применяют подшипники с поверхностью трения из серебра с присадкой небольших количеств олова и свинца. Серебряные покрытия отличаются пластичностью, мягкостью (в отожженном состоянии HВ 25—35), хорошими антифрикционными качествами и высокой выносливостью. Коэффициент линейного расширения 18*10-6, модуль упругости Е= 82 кН/мм2 и температура плавления 960°С
Серебро заливают на поверхность вкладышей слоем 0,1—0,3 мм или наносят электролитически на пористую бронзовую или медно-никелевую подложку слоем 20-50 мкм
Улучшение прирабатываемости. Для улучшения прирабатываемости па поверхность серебряного покрытия наносят слой свинца или свинцово-сурьмяного сплава толщиной 10—30 мкм, который для предупреждения коррозии покрывают слоем индия толщиной в несколько микрометров. А также применяют валы повышенной твердости (HRС>50).
Для увеличения прочности вводят наполнители (ткань, стекловолокно, графитное волокно) Кроме того, для увеличения прочности, тепло- и износостойкости и уменьшения водопоглощаемости капроновые подшипники термообрабатывают — выдерживают 3—4 ч в минеральном масле при 150—180° С, кипятят в течение такого же времени в воде, медленно охлаждают.
Тефлоновые подшипники. Тефлон в чистом виде малопригоден для изготовления подшипников из-за мягкости, большого линейного расширения холодной ползучести в тонких слоях с обязательной присадкой свинца (до 20% по массе). Для улучшения антифрикционных качеств в композицию дополнительно вводят коллоидальный графит и дисульфид молибдена. Такие подшипники по антифрикционным качествам не уступают подшипникам с оловянно-баббитовоп заливкой, а по пределу выносливости превосходят их. Они работают в интервале температур от —50 до +250° С
Применяют также тонкослойные (0,1—0,2 мм) полиамидные, полиуретановые и эпоксидные покрытия, которые наносят наплавлением, горячим напылением, наклеиванием (элоксиды), осаждением в псевдоожиженном слое в электрическом поле.
Древесные подшипники
Для подшипников применяют пропитанные маслом твердые древесные породы: гваяковое дерево, самшит или как заменители березу, клен, дубовые породы.
Более высокими качествами обладает усиленная древесина (многослойный березовый шпон — лигнофоли или прессованная крошка — лигностоны), пропитанная фенолоформальдегидными смолами и опрессованная под давлением 3— 5 кН/см2 при 150—180° С,
Вкладыши из древеснослоистых пластиков набирают из брусков с расположением слоев перпендикулярно к поверхности трения и крепят в металлических корпусах.
Допустимая нагрузка в среднем 200—300 Н/см2, кратковременная до 1500 Н/см2 Предельная температура 60—70е С
Резиновые подшипники-втулки
Резиновые подшипники представляют собой металлические втулки, облицованные натуральным или синтетическим каучуком. Твердость и эластичность каучука можно менять в широких пределах изменением состава и технологии изготовления.
Резиновые подшипники могут работать только на воде. Для удаления грязи на рабочей поверхности подшипников предусматривают сквозные канавки.
Коэффициент трения по влажной резине 0,05—0,1. Подшипники из твердых резин выдерживают нагрузки до 300—500 Н/см2.
Подшипники скольжения, работающие без смазки
Для изготовления подшипников, работающих без смазки при высоких температурах, под воздействием химически агрессивных сред применяют углеграфи-ты (смеси графита, угля, сажи и кокса на связке из пека и каменноугольных смол, опрессованные и подвергнутые спеканию),
Углеграфиты обладают хорошими антифрикционными качествами коэффициент сухого трения 0,05—0,08), теплостойкостью, химостойкостью, низким коэф фицнентом линейного расширения (до 2-10-6), хорошо обрабатываются резанием. Недостатком углеграфитов является хрупкость
Физико-механические свойства графита: плотность 2,2 г/см3; температура плавления 3500° С; предел прочности на разрыв 20 Н/мм2; модуль нормальной упругости 8кН/мм2; коэффициент линейного расширения (0,5—1) * 10-6; теплопроводность 5—7 кал/(м ч °С).
Для увеличения прочности, теплопроводности и износостойкости в угле графиты вводят металлические порошки (медь, сурьму, баббит). Хрупкость уменьшают пропиткой фенолформальдегидами, силоксанами и тефлоном (графито-пласты)
Антегмиты, Наилучшими суммарными свойствами обладают антегмиты (табл. 3 5).
Для валов, работающих в углеграфитных подшипниках, рекомендуется твердость HRC >50.
Физико-Механические свойства антегмитов
| Марка | Плотность г/см3 | Предел прочности на сжатие кН/мм2 | Удельная ударная вязкость Н. м/см2 | Температуростойкость,°С | Теплопроводность, кал/(м ч ° С) | Коэффициент линейного расширеня |
| АТМ-1 | 1,8 | 10 | 0,3 | 170 | 300 | 8,5*10-6 |
| АТМ-10 | 1,7 | 5,5 | 0,15 | 400 | 80 | 2,5*10-6 |
| АТМ-1Г | 1,7 | 4,5 | 0,15 | 600 | 100 | 2,2*10-6 |
Источник: Справочник по авиационным материалам и технологии их применения. Александров В.
Похожие материалы: