3) Антифрикционные материалы, классификация, применение марки.

Антифрикционные сплавы применяют для заливки вкладышей подшипни­ков. Основные требования, предъявляемые к антифрикционным сплавам, определяются условиями работы вкладыша подшипника. Эти сплавы дол­жны иметь достаточную твердость, но не очень высокую, чтобы не вызвать сильного износа вала; сравнительно легко деформироваться под влиянием местных напряжений, т. е. быть пластичными; удерживать смазку на по­верхности; иметь малый коэффициент трения между валом и подшипни­ком.

Кроме того, температура плавления этих сплавов не должна быть вы­сокой, и сплавы должны обладать хорошей теплопроводностью и устойчи­востью .против коррозии.

Для обеспечения этих свойств структура антифрикционных сплавов должна быть гетерогенной, состоящей из мягкой и пластичной основы и включений более твердых частиц. При вращении вал опирается на твердые частицы, обеспечивающие износостойкость, а основная масса, ис­тирающаяся более быстро, прирабатывается к валу и образует сеть микро­скопических каналов, по которым циркулирует смазка и уносятся про­дукты износа.

Наиболее широко применяются сплавы на оловянной и свинцовой ос­нове (баббиты), сплавы на цинковой и алюминиевой основе, а также медносвинцовые сплавы.

Оловянные и свинцовые баббиты. Оловянные баббиты исполь­зуют в подшипниках турбин крупных судовых дизелей, турбонасосов, тур­бокомпрессоров, электрических и других тяжелонагруженных машин.

Баббиты Б88 и Б83 являются многокомпонентными сплавами, но основной их служит система Sn — Sb .

Мягкая основа сплава — α-твердый раствор сурьмы в олове, а твердые кристаллы — β’-фаза; эта фаза представляет собой твердый рас­твор на основе химического соединения SnSb.

Сурьма и олово отличаются по плотности, поэтому сплавы этих метал­лов способны к значительной ликвации. Для предупреждения этого дефек­та в баббиты вводят медь. Она образует с сурьмой химическое соединение Cu₃Sn. Это соединение имеет более высокую температуру плавления и кристаллизуется первым, образуя разветвленные дендриты, которые пре­пятствуют ликвации кубических кристаллов β (SnSb). Кроме того, кристал­лы Cu₃Sn образуют в баббите твердые включения, дополнительно по­вышающие износостойкость вкладышей.

Свинцовые баббиты применяют для менее нагруженных подшипников. Свинцовооловянные сплавы Б16, БН, БС6 имеют структуру, состоящую из твердого раствора α — Sn, Sb и Си в свинце (мягкая составляющая) и твердых частиц β (SnSb), Cu₃Sn и Cu₂Sb.

Антифрикционные и механические свойства баббитов повышаются при введении в их состав никеля, кадмия и мышьяка. Никель упрочняет α-раствор. Кадмий с мышьяком (сплав БН) образуют соединения AsCd, кото­рые служат зародышами для формирования соединения SnSb (β-фазы).

Некоторое применение нашел сплав свинца с сурьмой и небольшими добавками меди (БС). Структура сплава состоит из эвтектики α (твердый раствор Sb в РЬ) + β (твердый раствор РЬ в Sb), первичных кристаллов β и соединения Cu₂Sb, играющих роль твердой составляющей.

На железнодорожном транспорте большое распространение получили кальциевые баббиты (подшипники вагонов, подшипники коленчатого вала тепловозных дизелей и т.д.)

Баббиты БК обладают хорошими антифрикционными свойствами, они менее хрупки и более износостойки, чем баббит БС.

Баббиты, имея небольшую прочность (σ_В = 6 - 12 кгс/мм², НВ 20-30), могут применяться только в подшипниках, имеющих прочный стальной (чугунный) или бронзовый корпус. Тонкостенные подшипниковые вклады­ши автомобильных двигателей изготовляют штамповкой из биметалличе­ской ленты, полученной на линии непрерывной заливки. Подшипники большого диаметра заливают индивидуально стационарным или центро­бежным способом, а также литьем под давлением.

Цинковые антифрикционные сплавы. Чаще применяют сплавы ЦАМ 10- 5 и ЦАМ 9,5 — 1,5, содержащие кроме алюминия и меди 0,03—0,06% Mg. В литом виде сплавы применяют для монометаллических вкладышей, втулок, ползунов и т. д.; сплав ЦАМ-10 —5 применяется и для отливки би­металлических изделий со стальным корпусом.

В деформированном виде сплав ЦАМ-9,5 —1,5 используют для получе­ния биметаллических полос со сталью и алюминиевыми сплавами мето­дом проката и последующей штамповки вкладыша.

Вследствие высоких антифрикционных свойств и достаточной прочно­сти (σ_В = 25 - 40 кгс/мм²) при 120°С эти сплавы могут заменять бронзы для узлов трения, температура которых не превышает 100°С. При более высоких температурах сплавы размягчаются и налипают на вал.